运行于国际空间站日本JEM-EF上的CATS仪器，如图中红色箭头所示。

　　一种太空激光雷达仪器已经在国际空间站上成功结束了主期长达33个月的测量任务，它所发射的激光脉冲数量比以前的任何轨道仪器都要多，其任务是测量在地球气候和天气变化中发挥着关键作用的云层以及微小的大气颗粒。

　　在执行任务期间，美国国家航空航天局的云雾气溶胶传播系统(CATS)激光雷达提供了对包括火山爆发、中国与印度的人为污染、北美野火所引发的烟雾以及中东沙尘暴在内的云层与气溶胶垂直结构的测量结果。CATS数据结果可以免费提供给科学界，并且已经在许多研究报告以及国家和国际科学会议上被引用。

　　CATS测量使得对于气溶胶的建模和预测都更为精确，并改进了对火山喷发及由此引发的代价巨大的航空危害的跟踪和预报。这也提高了我们对接近于云的气溶胶的理解，这对于预测云气相互作用对地球气候系统的影响至关重要。

　　国际空间站计划资助了CATS项目，以推动将轨道实验室用作地球科学研究的平台。 CATS有助于为未来的低成本空间站飞行任务铺平道路，并提升了用来测量云层和气溶胶的激光技术。

　　CATS 首席研究员Matt McGill说：“CATS项目是一个从空间站提供独一无二的科学研究的绝好机会。CATS是一个令人惊叹的科学发现者、技术示范以及强制执行计划功能的完美组合。 CATS上的装备运行时共计发射了超过2000亿个激光脉冲，这是空间激光雷达的前所未有的成就。”

　　CATS于2015年1月发射，设计至少运行六个月，但持续时间是预期寿命的五倍。 2017年10月30日，车载电源和数据系统最终停止了工作，并无法复苏。

　　空间站轨道对于收集云层和气溶胶的各种观测资料非常有价值。 CATS仪器能够在一天中的不同时间观测相同的地点，使科学家们能够从空间中研究云层和气溶胶效应的日夜变化。 该仪器也是第一个基于空间的激光雷达，能够近于实时地为用户提供云和气溶胶数据，从而实现对于沙尘暴、火灾和火山爆发的更精确的计算机模型与预测。

　　与其它较为大规模的任务不同的是，这个实验的团队较小、预算有限，并且要在两年的时间内在空间站上建造完成。该任务帮助完善和简化了将美国航空航天局的设备加入空间站的过程。

　　CATS 是太空中首个高重复率的光子计数激光雷达、首个NASA为空间站上的JEM-EF(日本)开发的设备，也是第一个能够近于实时地提供数据结果的基于空间的激光雷达，其延迟时间小于6小时，以实现更精确的气溶胶建模和预测。它还改进了对于人们所熟悉的火山喷发这一现象的跟踪和预报水平，同时代价巨大的航空危害提高了我们对接近于云的气溶胶的认识，这对于预测云气相互作用对地球气候系统的影响至关重要。

　　McGill说：“CATS提供了这样一种机会，即借助一个小团队和简化的流程去突出强调这一事实：有可能去开发和交付一个低成本的仪器，但仍然能够实现关键的尖端科学测量。”

　　来源：中国激光杂志社

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