2018年1月18日，一個由飛船搭載的激光雷達在成功地執(zhí)行了為期33個月的大氣測量任務(wù)之后，終于在國際宇宙空間站上結(jié)束了運行。這個激光雷達的主要任務(wù)是測量那些影能關(guān)鍵性響地球氣候和天氣的大氣云層和大氣中微小的粒子，這個已經(jīng)工作了33個月的設(shè)備比此前任何一個軌道設(shè)備發(fā)射的激光脈沖都要多。

在任務(wù)期間，NASA的云-氣溶膠運輸系統(tǒng)（CATS）激光雷達測量了云層和氣溶膠的垂直結(jié)構(gòu)，其中包括火山噴發(fā)、在中國和印度的人為污染、北美森林火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧和中東的沙暴。CATS的數(shù)據(jù)產(chǎn)品可以免費提供給科學(xué)界，并且已經(jīng)在許多研究報告以及國家和國際科學(xué)會議上被引用。

CATS的測量數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的氣溶膠建模和預(yù)測，以及提高對火山噴發(fā)和相關(guān)航空危險因素的預(yù)測和追蹤。這同樣提升了我們對氣溶膠跟云層接近度的理解，而這對預(yù)測云和氣溶膠的相互作用對地球氣候產(chǎn)生的效果是至關(guān)重要的。

CATS項目是由國際空間站計劃提供資金的，旨在提高軌道實驗室一一作為地球科學(xué)研究的平臺的使用。CATS項目幫助未來到空間站的低成本任務(wù)和設(shè)計用于測量云層和氣溶膠的先進激光科技鋪平了道路。

CATS首席研究員Matt McGill說：“CATS項目提供了一個從空間站上提供第一手科學(xué)資料的極好機會。”CATS是一個令人驚嘆的科學(xué)探路者、技術(shù)示范和編程強制功能的完美組合。 CATS有效載荷的運行時間超過2000億個激光脈沖，這是空間激光雷達的前所未有的成就。“

CATS在2015年一月啟動，初始設(shè)計至少運行六個月，但結(jié)果運行了長達5倍于其預(yù)期壽命。2017年10月30日，其電源和數(shù)據(jù)系統(tǒng)停止了工作，也無法被復(fù)蘇。

臺站軌道對于收集各種云和氣溶膠觀測資料非常有價值。 CATS儀器能夠在一天中的不同時間觀察相同的地點，使科學(xué)家們能夠研究云層的日夜變化和來自太空的氣溶膠效應(yīng)。該儀器也是第一個基于空間的激光雷達，能夠近實時地為用戶提供云和氣溶膠數(shù)據(jù)，提供更準(zhǔn)確的計算機模型和沙塵暴，火災(zāi)和火山爆發(fā)的預(yù)測。

不像大型任務(wù)，這個實驗只有有一個小團隊和有限的預(yù)算，并且要為空間站構(gòu)建一個兩年的時間線。該任務(wù)幫助完善和簡化了將NASA的有效載荷加入空間站的過程。

CATS是首個在空間站首次使用高重復(fù)率光子計數(shù)激光雷達（NASA）為日本空間站上的實驗?zāi)K - 曝光設(shè)施（JEM-EF）開發(fā)的有效載荷，以及第一個提供接近實時數(shù)據(jù)的天基激光雷達，其延遲時間小于6小時，以實現(xiàn)更精確的氣溶膠建模和預(yù)測。

McGill說：“CATS提供了利用一個小團隊和簡化流程的機會，強調(diào)可以建立和提供一個成本低但仍然能提供關(guān)鍵的尖端科學(xué)測量的儀器。“



Source: Photonics
Translation: Nick