آشنایی با مأموریت، مشخصات محموله اپتیکی و محصولات ماهواره ‏Aeolus‏ و سنجنده ‏ALADIN، ‏نخستین ماهواره لیدار فضایی ثبت پروفایل بادهای سیاره زمین (بخش اول)‏

در این گزارش، با مشخصات، اهداف و برخی از فرآیندهای کالیبراسیون مأموریت ماهواره سنجش‌ ازدوری ‏Aeolus‏ آشنا خواهیم ‏شد. خصوصیات جالب‌ توجه این ماهواره از جمله مدار حرکت، فناوری اخذ داده، طراحی محموله اپتیکی و محصولات تولیدی از آن‌ ‏یک ماهواره سنجش‌ از دور خاص را ساخته است. این ماهواره نخستین سنجنده ای است که پروفایل بادهای سیاره زمین را ‏به‌ صورت مستقیم و با استفاده از فناوری لیدار از فضا تهیه می‌ کند.‏
ماهواره ‏Aeolus‏ مأموریتی مهم در آژانس فضایی اروپا با تمرکز بر کاوش جوی زمین است. در آثار هومر شاعر یونانی، ایولوس به معنی ‏کنترل‌ کننده بادها و حاکم جزیره شناور آئولیا است. هدف اصلی این مأموریت ارائه اندازه‌ گیری مشخصات باد برای تجزیه ‌و تحلیل ‏بهتر سه‌ بعدی از مشخصات جریان باد جهانی است. هدف این مأموریت ارائه مشاهدات جهانی از پروفیل‌های باد با تمرکز برافزایش ‏وضوح عمودی است که نیازهای صحت سنجی سازمان هواشناسی جهانی را برآورده می‌ کند. چنین دانشی برای درک تظاهرات ‏جوی، ازجمله جریان جهانی انرژی، آب، ذرات معلق در هوا، مواد شیمیایی و سایر مواد منتقل‌ شده در هوا بسیار مهم است تا بتواند ‏بسیاری از جنبه‌ های تحقیقات آب ‌و هوا و پیش‌بینی آب ‌و هوا را تأمین کند. پروژه ‏ADM-Aeolus‏ نمایانگر یک پروژه نمونه برای ‏سیستم جهانی مشاهده آب ‌و هوا (‏GCOS‏) است.‏

شکل-1 : شماتیک ماهواره ‏Aeolus‏ در مدار

داده‌ های اندازه‌ گیری شده دستیابی به اهداف اصلی و عمده ‏Aeolus‏ را امکان‌پذیر می‌ کند. تهیه مشخصات دقیق باد در سراسر ‏تروپوسفر و استراتوسفر پایین و رفع کمبود داده‌ های فعلی در سیستم مشاهده جهانی، تهیه داده‌ها برای مطالعه ویژگی‌های خاص ‏گردش جوی جهانی مانند سیستم‌ های بارشی، پدیده‌ های ال نینو و نوسان جنوبی و تبادلات استراتوسفر - تروپوسفر ازجمله این ‏اهداف می‌ باشد. اهداف ثانویه‌ای نیز برای این مأموریت پیش‌بینی‌ شده است. این اهداف مربوط به تهیه مجموعه داده‌ها برای ‏مدل‌سازی تغییرات کوتاه‌ مدت و شناسایی رفتار و آثار باد در هواشناسی است که به متخصصان اجازه می‌دهد تا اعتبارسنجی ‏مدل‌های اقلیمی از طریق استفاده از پروفیل‌های بادی با کیفیت بالا از یک سیستم اندازه‌گیری جهانی را انجام داده و محصولاتی ‏مانند ابرهای ارتفاع بالا، خصوصیات آئروسل و ارتفاع تروپوسفر را تولید نمایند.‏
اندازه‌ گیری‌ های ‏Aeolus‏ در مدل‌ های پیش‌بینی عددی هواشناسی، به‌منظور افزایش کیفیت پیش‌بینی‌ های کوتاه و متوسط ‏عملیاتی، شبیه‌سازی می‌شوند. پیشرفت‌ های پیش‌بینی‌ شده عمدتاً به دلیل قابلیت‌ های عالی نمونه‌ برداری افقی و عمودی این ‏سنجنده در کنار دسترسی سریع سه ساعته و مداوم محصولات داده آن پس از سنجش است.‏
مأموریت ‏Aeolus‏ از تکنیک اندازه‌ گیری اثر دوپلر باد با استفاده از لیدار (‏DWL‏) استفاده می‌نماید. نکته جالب در این مأموریت ‏ثبت اثر دوپلر با استفاده از تجهیزی اپتیکی به نام ابزار دوپلر لیزر اتمسفر (‏ALADIN‏) می‌باشد که صرفاً با یک‌بار مشاهده این کار ‏را انجام می‌دهد. در این تجهیز سرعت باد از اندازه‌گیری مستقیم در امتداد خط دید سنجنده با استفاده از لیداری به دست می‌آید ‏که از اطلاعات شیفت دوپلر استفاده می‌نماید. این اثر از فرورفت مولکول‌ها و ذرات جوی در داخل اتمسفر به‌وسیله باد ایجادشده ‏است. ماهواره ‏Aeolus‏ فناوری جدیدی از لیزر را استفاده می‌نماید و راه را برای اندازه‌گیری بادهای زمین برای ماهواره‌های ‏هواشناسی آینده هموار می‌کند.‏
ماهواره ‏Aeolus‏ در 22 آگوست 2018 (ساعت 21:20 به‌وقت گرینویچ) با موشک ‏Vega، بانام ‏VV12‎، از گویان فرانسه به فضا ‏پرتاب شد. حدود 55 دقیقه بعد تماس از طریق ایستگاه زمینی ترول در قطب جنوب برقرارشده و اکنون این ماهواره از مرکز ‏عملیات فضایی در دارمشتات آلمان کنترل می‌شود.‏

شکل-2: پرتاب ماهواره ‏Aeolus‏ از ایستگاه گویان فرانسه

مدار ماهواره، خورشید آهنگ بوده و در ارتفاع 320 کیلومتری زمین (به‌صورت میانگین) با زاویه میل 96.97 درجه در ساعت ‏‏18:00 از خط استوا در (در گره صعودی) عبور کرده و دارای سیکل زمانی 7 روزه می‌ باشد که مشمول 111 مدار می‌شود.‏
این ابزار پیچیده برای کاوش در لایه‌های پایین 30 کیلومتری جو در طول مسیر مداری ماهواره طراحی‌ شده است. پروژه ‏ALADIN‏ که شامل یک لیزر قدرتمند، یک تلسکوپ بزرگ و یک گیرنده بسیار حساس است و همانطور که بیان شد اولین لیدار ‏بررسی باد از طریق فضا است.‏
در قسمت بعدی درباره مشخصات محموله اپتیکی، نحوه آماده‌سازی آن و محصولات و ویژگی عملکردی این سنجنده آشنا خواهیم شد.