Wie wird das Michelson-Interferometer des Ionospheric Connection Explorer (ICON) die Windgeschwindigkeit messen?

Der NASA Spaceflight-Artikel ICON resets for October launch from the East Coast weist darauf hin, dass der Ionospheric Connection Explorer im Oktober 2018 von einem Flugzeug aus starten soll! ( Pegasus XL ).

Wikipedia sagt :

ICON wird mit vier Instrumenten ausgestattet: ein Michelson-Interferometer, gebaut vom United States Naval Research Laboratory, wird die Winde und Temperaturen in der Thermosphäre messen ; ein Ionendriftmesser, gebaut von UT Dallas, wird die Bewegung geladener Teilchen in der Ionosphäre messen; und zwei Ultraviolett-Bildgeber, die an der UC Berkeley gebaut wurden, werden die Airglow-Schichten in der oberen Atmosphäre beobachten, um sowohl die ionosphärische als auch die thermosphärische Dichte und Zusammensetzung zu bestimmen. (Betonung hinzugefügt)

Laut dieser NASA-Seite :

MIGHTI: Das Instrument Michelson Interferometer for Global High-resolution Thermospheric Imaging beobachtet die Temperatur und Geschwindigkeit der neutralen Atmosphäre . Diese Winde und Temperaturschwankungen werden durch Wettermuster näher an der Erdoberfläche angetrieben. Die neutralen Winde wiederum treiben die Bewegungen der geladenen Teilchen im Raum an. MIGHTI wird vom Naval Research Laboratory in Washington, DC gebaut. (Betonung hinzugefügt)

Ich vermute nur, dass das Michelson-Interferometer als bildgebendes Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer oder FTIR verwendet wird, damit es für jeden abgebildeten Punkt ein thermisches Schwarzkörperspektrum aufbauen kann. Während Etalons normalerweise für die höchsten Auflösungen verwendet werden, würde ein Michelson-Interferometer auch funktionieren.

Aber ich verstehe nicht, wie MIGHTI die Windgeschwindigkeit messen soll. Ich kann mir nicht vorstellen, dass seine Auflösung so hoch ist, dass er eine Doppler-Messung durchführt!

Frage: Wie misst das Michelson-Interferometer des Ionospheric Connection Explorer (ICON) die Windgeschwindigkeit?

Antworten (1)

Wie Sie vermutet haben, verwendet MIGHTI die Doppler-Verschiebung, um Windgeschwindigkeitsmessungen durchzuführen. Es misst die Verschiebung der roten und grünen Emissionslinien von Sauerstoff mit einem Paar orthogonaler Interferometer.

UC Berkeley bietet eine Erklärung der Arbeitsweise von MIGHTI :

Das MIGHTI-Instrument besteht aus zwei Einheiten mit orthogonalen Sichtfeldern, die in einem Winkel von 45° und 135° von der S/C-Geschwindigkeitsrichtung zur Backbordseite (Nordseite) des Raumfahrzeugs zeigen. Mit dieser Betrachtungsgeometrie führt MIGHTI zwei senkrechte Windmessungen in Sichtlinie des gleichen Luftvolumens durch, während das Raumschiff vorbeifährt. Diese Sichtlinien-Windmessungen werden aus der Doppler-Verschiebung von Emissionslinien in der oberen Erdatmosphäre berechnet. Zwei Sauerstoff-Emissionslinien – auf Grün (557,7 nm) und eine auf Rot (630,0 nm) – werden von MIGHTI verwendet. Wenn sich Luftpakete entlang der Sichtlinie von MIGHTI auf ICON zubewegen, verkürzen sich diese Emissionslinien in der Wellenlänge (werden blauer), und wenn sich Luftpakete entfernen, verlängern sich diese Emissionen in der Wellenlänge (werden roter). Der Betrag dieser Verschiebung hängt von der Geschwindigkeit des Luftpakets ab, relativ zur Lichtgeschwindigkeit. Jede Messung stellt eine Reihe von Beobachtungen des Erdhorizonts dar, die Höhen zwischen 90 und 300 km abdecken. Die Vektorkombination aus den beiden senkrechten Sichtlinien liefert ein Höhenprofil von Windvektoren.

Zum Interferometer selbst :

Das Interferometer ist das Herzstück des MIGHTI-Instruments. Indem das einfallende Licht in zwei Kanäle mit unterschiedlichen Weglängen aufgeteilt und wieder zusammengemischt wird, bildet das MIGHTI-Interferometer ein sogenanntes Interferogramm, das aus dunklen und hellen Streifen besteht. Die Position dieser ändert sich mit der Doppler-Verschiebung der beobachteten Emissionslinie, wodurch jede MIGHTI-Einheit den Sichtlinienwind messen kann.

Entschuldigung für die großen Zitate, aber die Website hat bessere Erklärungen, als ich geben könnte. Weitere Informationen finden Sie in der Einführung zu diesem Entwurf von hocheffizienten Echelle-Gittern für MIGHTI, den räumlichen Heterodyn-Interferometern für die ICON-Mission . (offizielle, kostenpflichtige Version https://doi.org/10.1364/AO.56.002090 ) Das Design des räumlichen Heterodyn-Interferometers erfasst das gesamte Interferogramm auf einmal, anstatt langsam die Wegdifferenz des Interferometers mit einem beweglichen Spiegel abzutasten.

Weitere Informationen finden Sie auch in der ICON-Mission (Ionospheric Connection Explorer) des eoPortals .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: Abbildung 2: Die Beobachtungsgeometrie von ICON ermöglicht die gleichzeitige In-situ- und Fernerkundung des Ionosphäre-Thermosphäre-Systems (Bildnachweis: UCB/SSL)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: Abbildung 10: Linkes Feld: Foto des SHIMMER-Interferometers; rechts: Design des MIGHTI-Interferometers (Bildnachweis: NRL)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: Abbildung 11: Design einer MIGHTI-Optikeinheit (Bildnachweis: NRL)

Das ist eine tolle Antwort, danke! An der Größe Ihrer Zitate ist nichts auszusetzen; Sie werden ihrer Quelle gut zugeschrieben und sind gut ausgewählt. Ich hatte noch nie zuvor von einem räumlichen Heterodyn-Interferometer gehört, das wird besonders interessant zu lesen sein.
Wie wird das Michelson-Interferometer des Ionospheric Connection Explorer (ICON) die Windgeschwindigkeit messen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v