激光网3月5日消息，阿拉斯加大学费尔班克斯分校的科学家们正在开发一种新的光探测和测距仪器，以帮助更好地了解包围地球的空间天气。
新的激光雷达或激光雷达将是UAF地球物理研究所的第三个激光雷达。它将测量75至125英里高度的高层大气中的温度和带中性电荷的铁，中间层和热层在这里相遇。
随着低地球轨道卫星的不断扩散，以及越来越多的国家在前往月球和其他地方的途中通过该地区发送探测器，了解该高度的过程和影响变得越来越重要。
“我们的目标是开发一种远程操作的铁激光雷达，以补充地球物理研究所现有的两个激光雷达的科学研究，”研究助理教授Jintai Li说。
Li 领导地球物理研究所下属的 Poker Flat Research Range 激光雷达研究实验室的科学运营。他于 2019 年获得 UAF 大气科学博士学位。
新的激光雷达是与商业激光合作伙伴合作开发的，将放置在加科纳附近的地球物理研究所的高频主动极光计划设施中。新的激光雷达将支持HAARP的实验，并为Poker Flat的两个激光雷达提供补充测量 - 钠共振风温激光雷达和瑞利密度温度激光雷达。
“激光雷达利用激光光谱法来测量高层大气中的温度、密度和风，这是其他方法无法做到的，“激光雷达研究实验室主任理查德·柯林斯说。
柯林斯是大气科学教授，也是UAF研究生院的主任。
激光雷达使用脉冲激光束来分辨和区分指定范围内不同距离的物体或目标。它类似于雷达，但使用光而不是无线电波。
存在两种类型的激光雷达。一个可以检测坚硬的表面，并可以创建地形、建筑物、植被和其他物体的高度详细的 3D 地图。另一种类型检测目标的体积，例如水体或大气。
借助大气激光雷达，科学家可以通过分析返回信号中的多普勒频移来确定风速和风向。多普勒频移是指相对于相对于波源移动的观察者波的频率或波长的变化。
温度可以从激光返回光中光谱线的展宽来推断。展宽是由粒子的热运动引起的。较热的区域具有移动速度更快的粒子，从而产生更宽的光谱线。
2021 年 4 月，新型激光雷达开始建设。它由美国国家科学基金会资助140万美元，预计将于今年晚些时候投入运营。
激光雷达将测量带中性电荷的铁原子，而不是大气本身的分子。激光雷达灯的颜色经过精确调整，以产生来自铁原子的强烈回声。
“诀窍是选择正确的激光颜色，以便嵌入空气中的铁原子为我们提供足够的返回信号，”李说。
流星体，尤其是微流星体，不断轰击地球大气层，并在太空边缘燃烧时将铁和其他元素沉积到中间层和热层中。
虽然流星沉积了几种金属，但最近的研究表明，铁层延伸到更高的高度。这意味着激光雷达测量可以更深入地进入空间天气区域。
在HAARP，新的激光雷达将帮助科学家研究需要雷达和激光雷达的各种事件和相互作用。其中包括尘埃空间等离子体与极地中层云之间的相互作用。
夜光云由微小的冰晶组成，表现为薄而电的蓝色云，在高纬度的夏季，有时可以看到它们在夜空中闪闪发光。尘埃空间等离子体是带电粒子和固体尘埃粒子共存的空间区域。
尘土飞扬的太空等离子体可以通过引入可能导致大气化学变化的粒子来影响地球的上层中间层。中间层的变化会影响夜光云的形成、分布和持续时间。
