2005年9月11日,由中科院武漢物理與數(shù)學(xué)所等單位研制成功的用于探測(cè)太陽(yáng)劇烈活動(dòng)與空間災(zāi)害天氣的“雙波長(zhǎng)高空探測(cè)激光雷達(dá)”通過(guò)了專家驗(yàn)收。該項(xiàng)專利技術(shù)被選定為子午工程高空探測(cè)激光雷達(dá)臺(tái)站的共同方案。
大氣和空間科學(xué)是一門以觀測(cè)為基礎(chǔ)的科學(xué),其中探測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。而30~110公里范圍中高層大氣和低電離層探測(cè)技術(shù)的發(fā)展一直較為薄弱。對(duì)原位探測(cè)而言,這一層段對(duì)氣球探空顯得太高,對(duì)衛(wèi)星探測(cè)又顯得太低;對(duì)遙感探測(cè)而言,這一層段對(duì)地面的無(wú)線電遙感大多屬于盲區(qū),而衛(wèi)星從上向下的被動(dòng)光學(xué)遙感又存在分辨率和精確度方面的缺點(diǎn);于是,火箭探空似乎是唯一的選擇,但從成本等因素考慮,這顯然不是一種常規(guī)探測(cè)手段。而激光雷達(dá)的出現(xiàn)為克服這一困難局面提供了一種較為有效的解決方案。
中高層大氣和低電離層是日—地關(guān)系鏈中的重要環(huán)節(jié),在此環(huán)節(jié)中,中高層大氣和低電離層起著承上啟下的重要作用。太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)中高層大氣和低電離層中的許多物理、化學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程,以及與其相鄰的上下層次之間的相互作用過(guò)程都有著重要的影響,因此,研究中高層大氣和低電離層的各種特性,是日—地關(guān)系鏈研究中的重要方面,具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值。另一方面,隨著人類活動(dòng)向更高空間的擴(kuò)展,特別是航空和航天飛行技術(shù)的發(fā)展,需要更系統(tǒng)地了解中高層大氣和低電離層的信息,因此中高層大氣與低電離層的研究也具有實(shí)際的應(yīng)用需求。
“雙波長(zhǎng)高空探測(cè)激光雷達(dá)研制”為國(guó)家“973”項(xiàng)目“太陽(yáng)劇烈活動(dòng)與空間災(zāi)害天氣”中的設(shè)備專項(xiàng)研制之一。中科院武漢物理與數(shù)學(xué)所在已研制成功的瑞利散射(30~70公里)和鈉層熒光(80~110公里)兩種激光雷達(dá)的基礎(chǔ)上,通過(guò)攻關(guān)解決關(guān)鍵技術(shù)及將原有技術(shù)升級(jí)改造成一種雙波長(zhǎng)高空激光雷達(dá),實(shí)現(xiàn)對(duì)30~110公里中高層大氣和低電離層段的同時(shí)、連通性探測(cè)。該雙波長(zhǎng)高空探測(cè)激光雷達(dá)研制成功后,將為我國(guó)研究中、高層大氣及低電離層提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高時(shí)空分辨率的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
專家組認(rèn)為,雙波長(zhǎng)高空探測(cè)激光雷達(dá)研制中解決了二次倍頻余光復(fù)用、雙光纖焦面分光、高空收發(fā)整機(jī)聯(lián)調(diào)等關(guān)鍵技術(shù),從而將瑞利散射和鈉層熒光兩種機(jī)制融入一臺(tái)激光雷達(dá)中,在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了兩段高度的同時(shí)探測(cè),擴(kuò)展了探測(cè)范圍。其技術(shù)方案先進(jìn)、可行,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán);初步試運(yùn)行的結(jié)果表明,該雙波長(zhǎng)高空探測(cè)激光雷達(dá)運(yùn)行可靠、性能良好,為中高層大氣的探測(cè)研究提供了一種更為有效的手段。