Новый лидар NASA для измерения CO₂ почти готов к работе

После многолетней работы команда ученых и инженеров NASA близка к достижению важной цели: созданию инструмента, достаточно мощного и точного, чтобы собирать круглосуточные глобальные измерения атмосферного углекислого газа (CO₂) из космоса. Инструмент, называемый CO₂ Sounder Lidar, является сильным претендентом для потенциальной миссии следующего поколения по мониторингу углерода — ASCENDS (Active Sensing of CO₂ Emissions over Nights, Days and Seasons).

Эта технология должна обеспечить измерение парникового газа с необходимой и беспрецедентной точностью и разрешением, независимо от сезона или времени суток. Ученые и инженеры из Goddard Space Flight Center NASA уверены в успехе, особенно после анализа данных, собранных во время последней кампании инструмента на самолете над Калифорнией и Невадой в этом году. Результаты были представлены на Международном семинаре по измерениям парниковых газов из космоса в Киото.

Работа команды началась около десяти лет назад. Лидар работает, отражая инфракрасный лазерный луч от поверхности Земли. Углекислый газ поглощает свет в определенных инфракрасных диапазонах, и, анализируя поглощение, можно определить его концентрацию в вертикальном столбе атмосферы. Последние данные показали, что CO₂ Sounder выполняет свою работу быстрее и точнее, чем предыдущие версии.

Успех связывают с несколькими ключевыми технологиями. Во-первых, лидар оснащен первым в мире твердотельным детектором на основе сплава ртуть-кадмий-теллур, высокочувствительным к ближнему и среднему инфракрасному излучению. Этот детектор может эффективно считать каждый возвращающийся фотон. Во-вторых, в отличие от существующих пассивных инструментов, лидарная система с собственным лазерным источником света позволяет проводить измерения днем и ночью, в любое время года.

"Во время кампании 2016 года мы оценили высокую чувствительность детектора", — сказал Ананд Раманатан, член команды разработчиков. "В 2013 году для измерения требовалось 10 секунд накопления света. В 2016 — всего одна секунда". Не менее важен лазер с системой "step-lock", который может быстро и точно перестраиваться до 30 различных длин волн, включая те, что необходимы для одновременного измерения водяного пара.

Остающаяся задача — увеличение мощности лазера для космических измерений. Команда разработала специальный волоконный усилитель, увеличивающий мощность лазера в 100 раз. Финальный дизайн прибора будет включать шесть таких усилителей, работающих параллельно. "Развитие технологии было удивительным. Я не думал, что это будет возможно всего несколько лет назад", — отметил Раманатан.