基于全天空FPI的临近空间中性风场研究
2018-08-01吴鹏举张燕革艾勇覃明辉
装备环境工程 2018年7期
吴鹏举,张燕革,艾勇,覃明辉
(武汉大学 电子信息学院,武汉 430072)
临近空间是指介于普通航空飞行器最高飞行高度和天基卫星最低轨道高度之间的空域。大多数临近空间飞行器的主要活动区域都在100 km以下,故一般定义临近空间为离地球表面20~100 km。临近空间大气是地球中高层大气的重要组成部分[1-3],包括大气平流层、中间层和低热层,其大气活动直接影响临近空间飞行器安全、航空航天活动和无线信息传输等。其中,临近空间的大气风场直接影响临近空间飞行器的飞行状态,因此对其风场的探测显得尤为重要。
近年来,国外已经研制和建立了不同体制的雷达系统来监测临近空间的大气环境,成功发展了多个高层大气风场模式。国内测量临近空间(中间层和低热层)大气风场和垂直风廓线的主要地基设备有中频(MF)雷达、甚高频(VHF)雷达、激光雷达等。如中国科学院武汉物理与数学研究所建立了测风中频雷达和流星雷达,研制的双波长高空激光雷达可实现对距地表 30~110 km中高层大气和低电离层段的探测[4-5]。
法布里-珀罗干涉仪(FPI)作为光谱分辨率极高的被动风场探测设备,已经被广泛应用于中高层大气风场探测,国内外都作过许多研究[6-10]。OI557.7 nm气辉产生于海拔约95 km的临近空间顶层的低热层,气辉随着大气的运动产生多普勒频移,频移量代表着大气的风速信息。利用高灵敏度的法布里-珀罗干涉仪(FPI)测量OI557.7 nm气辉的谱线频移,可以有效获得临近空间顶层的大气风场信息。……
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