研究人员使用天基CALIPSO激光雷达来测量地球上最大的动物迁徙，当小型海洋生物在夜间从深处游上来以浮游植物为食，然后在日出之前再次返回时，就会发生这种情况。图片来源:NASA / Timothy Marvel

　　CALIPSO是nasa和cnes联合发射的激光雷达卫星，于2023年结束了其17年的任务。氧化铝与云卫星一起，它提供了重要的大气洞察，影响了全球对2020年澳大利亚野火和火山爆发等事件的理解。该项目促进了全球科学界的发展。

　　CALIPSO是一颗激光雷达卫星，它促进了世界对气候、天气和空气质量的了解，于2023年8月1日结束了它的科学任务。

　　卡利普索的成就

　　在17年的运行中，云气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测记录了超过100亿次激光雷达测量，并为数千份科学报告提供了信息。CALIPSO由美国国家航空航天局和法国国家空间研究中心联合发射，并与CloudSat卫星上的云剖面雷达系统一起发射。

　　美国宇航局CALIPSO项目科学家Chip Trepte说:“我们必须首次建造一个能够在太空中运行的复杂激光雷达。”“然后，我们打算让这颗卫星以近距离编队飞行，以将CALIPSO激光雷达剖面测量结果与CloudSat的雷达剖面测量结果相匹配。”

　　NASA地球科学部主任Karen St. Germain发表了这一消息，以庆祝CALIPSO科学团队和科学界的其他成员。来源:美国国家航空航天局

　　传感器技术

　　激光雷达和雷达被认为是“主动”传感器，因为它们将能量束指向地球——CALIPSO使用的是激光，CloudSat使用的是无线电波——然后测量这些光束如何被大气中的云层和气溶胶反射。其他轨道科学仪器使用“被动”传感器来测量反射的阳光或从地球或云层发射的辐射。来自CALIPSO和CloudSat的综合数据为云结构和气溶胶层提供了新的见解。

　　卫星轨道与观测

　　这两颗卫星于2006年4月28日同时发射，在太阳同步轨道上从北极到南极绕地球运行，每天下午早些时候穿过赤道。他们探测了大气的垂直结构，测量了云层的高度以及灰尘、海盐、灰烬和煤烟等空气微粒的层数。

　　这种独特的、几乎同时进行的观测使科学家们对包括云的形成、大气对流、降水和粒子传输在内的几个大气过程有了更深入的了解。

　　该动画展示了2019年12月31日至2020年1月5日期间，NASA Aqua卫星上的NASA中分辨率成像光谱仪(MODIS)仪器拍摄的RGB彩色图像。一缕棕色烟雾从澳大利亚东南海岸延伸，越过塔斯曼海，一直延伸到太平洋。重叠的垂直横截面显示了这些天CALIPSO激光雷达的观测结果。明亮的颜色表示存在小颗粒(气溶胶)，白色表示云。在南纬40度附近的每个横截面上都可以看到一层厚厚的烟雾，这些烟雾来自海拔9英里(14.5公里)以上的大火。这些层下面的暗阴影是由于不透明烟雾层下面没有激光雷达信号。这些层含有非常小的颗粒，具有类似烟雾的光学特性。图片来源:NASA Langley/Roman Kowch

　　明显的观察

　　例如，在澳大利亚2020年的大规模野火期间，CALIPSO观察到烟雾在地球表面上方9到12英里之间飙升。它的高度足以到达平流层，是有记录以来最高的羽流之一。

　　火山灰对飞机有危险。细小的玻璃状颗粒会影响能见度，导致发动机熄火。Winker说:“CALIPSO最重要的应用之一是探测火山喷发产生的火山灰羽流的存在和测量其高度。”“这些观测结果被世界各地的火山灰咨询中心用来警告和指导商业飞行员避免飞向羽流。”2010年冰岛火山爆发时，火山灰向南飘过欧洲，导致几个国家停飞了所有航班。CALIPSO的观测结果使科学家能够向飞行员发出警告。

　　遗产与合作伙伴关系

　　Winker指出，CALIPSO数据用户的国际社会是这颗卫星的遗产之一。“世界各地数百名学生学习了如何在他们的研究生研究中使用CALIPSO激光雷达数据，形成了一个国际社区，现在准备使用下一个卫星激光雷达的数据。”

　　Trepte补充说:“合作伙伴关系允许一个或多个团队共同完成单独无法完成的任务。”“对于CALIPSO来说，与CNES的合作是理想的，”他说。“他们在航天器和激光雷达科学方面有着悠久的历史，我们能够建立和运行一个巨大的任务，提高了我们对气候、天气和空气质量的理解。”

　　美国宇航局位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心提供了由CALIPSO携带的气溶胶测量激光雷达。位于法国图卢兹的法国国家空间研究中心(CNES)提供了CALIPSO航天器。位于加拿大蒙特利尔的加拿大航天局(CSA)和位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室在CloudSat上建造了这台雷达。位于科罗拉多州博尔德市的鲍尔航空航天公司的实验室建造了云卫星航天器和有效载荷。Fibertek制造了CALIPSO激光器。

　　温克说:“我们25年前设想的任务在很长一段时间内成功实施，我有一种成就感。”