紫外臨邊成像光譜儀：探測(cè)大氣層的“天眼”

人眼看到的大氣是透明的，我們看不到大氣的變化，更看不到有多少有害氣體如妖魔鬼怪般潛伏在大氣層中伺機(jī)而動(dòng)。

天宮二號(hào)有一對(duì)“天眼”，不僅能看到人眼所能看到的可見光，更將視野擴(kuò)展到人眼所不能及的紫外光。在“天眼”的注視下，大氣中的一切都無所遁形。

“臭氧層在地球上空形成一把保護(hù)傘，它將太陽光中99％的紫外線直接過濾掉，有效避免地球生物被紫外線傷害，但也正是這層臭氧阻礙了紫外儀器在地面上對(duì)臭氧層以上的大氣層進(jìn)行探測(cè)，因此我們需要在地球上邊安置洞悉大氣的‘天眼’——紫外臨邊成像光譜儀，在太空對(duì)地球大氣進(jìn)行‘層析’式探測(cè)研究。”紫外臨邊成像光譜儀主任設(shè)計(jì)師、中科院長春光機(jī)所研究員王淑榮向《中國科學(xué)報(bào)》記者介紹說。

王淑榮說，通過“天眼”，我們可以看到整個(gè)大氣層的密度、臭氧、氣溶膠、有害氣體等的垂直分布及其變化，同時(shí)還能監(jiān)測(cè)中層大氣的狀態(tài)與擾動(dòng)，我們可以了解太陽活動(dòng)、大氣與地球天氣及氣候的關(guān)系，同時(shí)還能觀測(cè)環(huán)境變化，這一切對(duì)于科學(xué)和人類生活都非常重要。

天宮二號(hào)上的“天眼”有兩個(gè)，一個(gè)叫“前向”，一個(gè)叫“環(huán)形”，同時(shí)對(duì)地球大氣層進(jìn)行天底和臨邊探測(cè)。

王淑榮打了個(gè)比方：假如將大氣層比作一處美景，天底觀測(cè)便如在它頭頂盤旋的小鳥，能看到的是輪廓和總量，而臨邊觀測(cè)則相當(dāng)于儀器與地球邊緣大氣并肩而立，可以細(xì)致欣賞品味它的層次美。

“前向天眼”具備紫外-可見-近紅外大氣臨邊成像光譜探測(cè)功能，可以對(duì)地球臨邊大氣進(jìn)行切片式探測(cè)，反應(yīng)大氣痕量氣體的垂直分布信息，并可以獲得很高的垂直分辨率。“環(huán)形天眼”具備同時(shí)對(duì)天底大氣和臨邊大氣多方位探測(cè)的功能，通過反演計(jì)算可以獲取大氣痕量氣體多方位的時(shí)空分布，進(jìn)而為大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和大氣科學(xué)研究等提供服務(wù)。

當(dāng)前上已有的紫外臨邊探測(cè)儀器大多是單個(gè)方向（前向），個(gè)別有前向和側(cè)向。然而這些探測(cè)的明顯局限是只能得到一個(gè)很窄徑跡上的數(shù)據(jù)，相鄰軌道之間有巨大空隙，覆蓋的時(shí)空代表性差，不能獲得較密的時(shí)空覆蓋，不能揭示中小尺度變動(dòng)特征。就如管中窺豹，可見一斑而難知整體。

天宮二號(hào)紫外臨邊成像光譜儀將“前向”和“環(huán)形”組合探測(cè)，實(shí)現(xiàn)了垂直對(duì)地的天底探測(cè)和對(duì)地球切線方向的臨邊多方位探測(cè)組合及反演比對(duì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球大氣的多方位、高光譜、多時(shí)空分辨率觀測(cè)，達(dá)到比一般臨邊探測(cè)更高水平的層析反演，在上是*。

“該項(xiàng)技術(shù)驗(yàn)證及科學(xué)實(shí)驗(yàn)為下一步空間大氣臨邊成像光譜探測(cè)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，將在大氣痕量氣體監(jiān)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)、空間天氣和物理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。”王淑榮說。