美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）戈達(dá)德太空飛行中心的科學(xué)家于2013年10月30日，提出了通過星載鈉激光雷達(dá)揭示位于地球表層40~110英里以上（即地球大氣層真空區(qū)域）地球中間層的化學(xué)和動(dòng)力學(xué)之間的復(fù)雜關(guān)系。戈達(dá)德的科學(xué)家推進(jìn)了世界上第一個(gè)星載鈉激光雷達(dá)對(duì)地球中間層的研究。戈達(dá)德技術(shù)人員正在利用用于NASA科學(xué)任務(wù)的激光系統(tǒng)構(gòu)建能夠太空探測(cè)鈉的儀器。 

　　雖然地球中間層這個(gè)比較小的區(qū)域中包含其他金屬的顆粒，鐵、鎂、鈣、鉀，但當(dāng)這些顆粒遇到地球大氣層，在所有地球之外蒸發(fā)產(chǎn)生的灰塵中，鈉是最容易被檢測(cè)到。這個(gè)塵埃是所謂的黃道塵埃云團(tuán)的一部分，源于小行星和彗星產(chǎn)生的碎片。而事實(shí)證明，鈉為地殼中第六個(gè)最豐富的元素，可以作為表征地球中間層的示蹤劑，對(duì)地球大氣知之甚少的區(qū)域具有敏感的影響。 

　　科學(xué)家指出，在地球中間層有一層鈉原子，當(dāng)黃光進(jìn)入該地區(qū)，光反射鈉顆粒，引起他們產(chǎn)生共鳴，或發(fā)光。通過檢測(cè)返回來的光，就可以測(cè)量中間層鈉原子的數(shù)量，及其運(yùn)動(dòng)的溫度和速度。而且由于鈉的相對(duì)豐富，提供揭示了高層大氣中發(fā)生的更多小規(guī)模動(dòng)態(tài)信息的更高分辨率數(shù)據(jù)。由此，科學(xué)家們可以更多地了解太陽能的影響，有助于區(qū)分其與人類的影響。 

　　圖1 Goddard technologists are leveraging laser systems used in a number of NASA science missions to

build an instrument capable of detecting sodium from space.

Image Credit: NASA Goddard/Bill Hrybyk 

　　雖然科學(xué)家已經(jīng)利用鈉激光雷達(dá)進(jìn)行地面測(cè)量至少40年，但他們從來沒有利用星載儀器收集數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)僅限于時(shí)間和空間，而不能提供全球動(dòng)態(tài)圖像?？茖W(xué)家希望通過鈉的熒光性繪制整個(gè)地球中間層地圖?？茖W(xué)家指出，衛(wèi)星SABER儀（使用寬帶發(fā)射輻射測(cè)量大氣探測(cè)）假定動(dòng)態(tài)是恒定的，衛(wèi)星覆蓋所有經(jīng)度需要當(dāng)?shù)貢r(shí)間60天。SABER為掃描式儀表。換句話說，SABER需要采集來自大氣中各個(gè)部分的信號(hào)。與此形成鮮明對(duì)比，鈉激光雷達(dá)將指出一個(gè)特定的點(diǎn)，并只收集該點(diǎn)數(shù)據(jù)。正因?yàn)槿绱耍梢垣@得了最大未知數(shù)的小規(guī)模動(dòng)態(tài)。而這些小規(guī)模動(dòng)態(tài)被認(rèn)為是高層大氣循環(huán)的主要驅(qū)動(dòng)力。 

　　激光技術(shù)專家認(rèn)為NASA將受益于星載儀器。科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了NASAICESat衛(wèi)星地球科學(xué)激光系統(tǒng)應(yīng)用科學(xué)大氣實(shí)驗(yàn)室的航天飛機(jī)載荷的相關(guān)激光技術(shù)。