Как интерферометр Майкельсона в Ionospheric Connection Explorer (ICON) будет измерять скорость ветра?

В статье НАСА о космическом полете ICON сбрасывается для октябрьского запуска с восточного побережья , указывается, что запуск ионосферного исследователя связи запланирован на октябрь 2018 года с самолета! ( Пегас XL ).

Википедия говорит :

ICON будет оснащен четырьмя приборами: интерферометром Майкельсона, построенным Лабораторией военно-морских исследований США, для измерения ветра и температуры в термосфере ; измеритель дрейфа ионов, построенный UT Dallas, будет измерять движение заряженных частиц в ионосфере; и два ультрафиолетовых устройства формирования изображений, построенные в Калифорнийском университете в Беркли, будут наблюдать за слоями свечения атмосферы в верхних слоях атмосферы, чтобы определить плотность и состав ионосферы и термосферы. (выделение добавлено)

Согласно этой странице НАСА :

MIGHTI: Интерферометр Майкельсона для глобальной термосферной визуализации с высоким разрешением измеряет температуру и скорость нейтральной атмосферы . Эти ветры и колебания температуры обусловлены погодными условиями ближе к поверхности Земли. В свою очередь нейтральные ветры управляют движением заряженных частиц в пространстве. MIGHTI построен Военно-морской исследовательской лабораторией в Вашингтоне, округ Колумбия. (выделение добавлено)

Я просто предполагаю, что интерферометр Майкельсона используется в качестве инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье или FTIR, поэтому он может построить тепловой спектр черного тела для каждой отображаемой точки. Хотя эталоны обычно используются для самых высоких разрешений, интерферометр Майкельсона также подойдет.

Но я не понимаю, как MIGHTI будет измерять скорость ветра. Я не могу себе представить, что его разрешение настолько велико, что он выполняет доплеровское измерение!

Вопрос: Как интерферометр Майкельсона, установленный в исследовательском комплексе Ionospheric Connection Explorer (ICON), будет измерять скорость ветра?

Ответы (1)

Как вы и подозревали, MIGHTI использует доплеровский сдвиг для измерения скорости ветра. Он измеряет сдвиг красной и зеленой эмиссионных линий кислорода с помощью пары ортогональных интерферометров.

Калифорнийский университет в Беркли объясняет работу MIGHTI :

Прибор MIGHTI состоит из двух блоков с ортогональными полями зрения, направленными под углами 45° и 135° от направления скорости КА в сторону левого (северного) борта космического корабля. При такой геометрии просмотра MIGHTI выполняет два измерения ветра в перпендикулярном направлении по линии прямой видимости для одного и того же объема воздуха, когда мимо проходит космический корабль. Эти измерения ветра по линии прямой видимости рассчитываются по доплеровскому смещению эмиссионных линий в верхних слоях атмосферы Земли. Две эмиссионные линии кислорода – на зеленой (557,7 нм) и одна красная (630,0 нм) используются MIGHTI. Когда воздушные посылки движутся к ICON вдоль линии прямой видимости MIGHTI, эти линии излучения укорачиваются по длине волны (становятся более синими), а когда воздушные посылки удаляются, эти эмиссии удлиняются по длине волны (становятся более красными). Величина этого смещения связана со скоростью воздушной посылки, относительно скорости света. Каждое измерение представляет собой набор наблюдений за горизонтом Земли на высотах от 90 до 300 км. Комбинация векторов от двух перпендикулярных линий обзора обеспечивает высотный профиль векторов ветра.

Что касается самого интерферометра :

Интерферометр является сердцем прибора MIGHTI. Разделяя входящий свет на два канала с разной длиной пути и смешивая их вместе, интерферометр MIGHTI формирует так называемую интерферограмму, состоящую из темных и ярких полос. Положение этих изменений при наблюдаемом доплеровском смещении линии излучения позволяет каждому устройству MIGHTI измерять направление ветра по линии прямой видимости.

Извините за большие кавычки, но на сайте есть лучшие объяснения, чем я мог бы дать. Дополнительную информацию можно найти во введении к этому проекту высокоэффективных решеток Эшелле для MIGHTI, пространственных гетеродинных интерферометров для миссии ICON . (официальная версия с платным доступом https://doi.org/10.1364/AO.56.002090 ) Конструкция пространственного гетеродинного интерферометра захватывает всю интерферограмму сразу, а не медленно сканирует разность путей интерферометра с помощью движущегося зеркала.

Дополнительные сведения также доступны в миссии ICON (Ionospheric Connection Explorer) eoPortal .

введите описание изображения здесь

вверху: Рисунок 2: Геометрия наблюдения ICON позволяет одновременно проводить на месте и дистанционное зондирование ионосферно-термосферной системы (изображение предоставлено UCB/SSL)

введите описание изображения здесь

вверху: Рисунок 10: Левая панель: Фотография интерферометра SHIMMER; правая панель: конструкция интерферометра MIGHTI (изображение предоставлено NRL)

введите описание изображения здесь

вверху: Рисунок 11: Конструкция оптического блока MIGHTI (изображение предоставлено NRL)

Это отличный ответ, спасибо! Ничего плохого в размере ваших котировок; они хорошо зачислены в их источник и хорошо выбраны. Я никогда раньше не слышал о пространственном гетеродинном интерферометре, будет особенно интересно почитать об этом.
Как интерферометр Майкельсона в Ionospheric Connection Explorer (ICON) будет измерять скорость ветра?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v