лидар для исследования приземных слоев атмосферы планет
advertisement
Микро - лидар для исследования приземных слоев атмосферы планет В.М.Линкин, А.Н.Липатов, А.Н.Ляш ИКИ РАН Ключевые требования, реализованные в лидарной системе • • • • компактность; малое энергопотребление высокая надежность долговечность лазера и других элементов прибора • узкий спектральный диапазон • стабильность параметров лидара Требованиям удовлетворяет система, использующая излучение полупроводникового лазера, одноквантовые лавинные фотодиоды, технику счета фотонов . Основное лидарное уравнение c Tg Ao E , R E L T R K R 2 R 2 R R T ( R ) exp 2 k ( R, )dR 0 пропускание атмосферы ( Лидарный сигнал при зондировании вертикально вверх Три слоя в легкой облачности фон Лидар LIMS посадочного аппарата Mars Lander проекта NASA Mars Surveyor Program – 98 Вес – 940 гр Потребление - 5 Вт Т раб = –100 +50 С Объем данных 2кбайта сеанс 36 кБ/12 сеансов сутки Дальность 750 метров LIMS Трасса лидарного зондирования ИКИ РАН - ТЭЦ № Примеры лидарного зондирования • Горизонтальная трасса • Чистая Атмосфера • Угловое сканирование Параметры лидара Устройство 1. Передатчик Тип Лазера Описание Количество лазеров Длина волны Импульсная мощность Длительность импульса Апертура передатчика Расходимость пучка 1 - 2 шт. 940 нм 80 мвт 50 – 200 нсек 8 – 10 мм 0.3 мрад. 2. Приемное устройство Входная апертура объектива Фокальное расстояние Поле зрения объектива Тип детектора AlGaAs 20 -25 мм 40 – 50 мм 0.5 мрад Si SPAD Комментарий Диодный лазер с распределенной обратной связью и волоконным выводом излучения Перестраиваемая температурой определяет пространственное разрешение Оценки величин для аэрозоля Прозрачная атмосфера Нормальная атмосфера Пыльная атмосфера Зенитный угол солнца Ночь < 90 град 80 град 65 град 50 град 20 град 6600 898 840 810 0.2 0.4 0.6 1.0 м-1стерад-1 0.4 0.8 1.2 2.0 Максимальна дальность регистрации (метры) в условиях состояния атмосферы по запыленности (прозрачности) Минимальная Средняя Сильная = 0.2 = 0.6 = 1.0 11500 14000 1260 1560 1090 1260 1010 1160 740 Блок схема электроники прибора Лазер POM 968 Длина волны 968.25 нм P = 70 mWt Dl = <200 MГц Fmod = 2 ГГц 1) Обнаружение водяного пара с концентрацией молекул 1015 возможно ночью и днем при минимально возможной концентрации аэрозоля, за исключением случаев прямой солнечной засветки. 2) Обнаружение водяного пара с концентрацией 1014 возможно ночью и рано утром на коротких трассах 3) Обнаружение концентраций водяного пара с концентрацией 1013 возможно только ночью, и при наличии слоев плотного аэрозоля с коэффициентами обратного рассеяния большими чем 5*10-5 1/м/стерад. Научные задачи решаемые бортовым лидаром • Измерения суточной и сезонной динамики вертикальной структуры приповерхностного аэрозоля атмосферы Марса. • Обнаружение появления облачности и приповерхностной дымки. • Измерения потока рассеянного солнечного излучения в узком спектральном диапазоне и узком угле зрения. • Профилирование паров воды
