新相机捕捉地球的光芒

近红外气闪照相机(NIRAC)是一种重45公斤的设备，于2019年5月3日搭载进入国际空间站(ISS)，作为美国国防部空间测试计划的一部分。NIRAC有两个任务目标:研究影响太空天气的低空大气过程，以及开发用于夜间图像应用的气辉。

捕捉气辉图像

气辉是一种与极光有关的自然大气发射——在这两种情况下，光都是从一个被激发的原子或分子发射出来的，尽管激发的原因不同。气辉比极光更暗，并发生在整个地球上，而不仅仅是两极。

可见光的气辉相当微弱，但近红外光谱将研究光谱中的红外部分，这一部分要亮得多。使用这种照明，相机将能够捕捉地面和云层的图像在晚上没有其他光线。

“我们感兴趣的是利用空气辉光层作为手电筒来观察地面，”Lynette Gelinas博士说。“在这个波段，它非常明亮，几乎就像你在看满月下的地面。”

太空天气

NIRAC也将有助于空间天气的研究。对大多数人来说，地球上的天气是一个更为熟悉的概念，它关注的是低层大气的状况。

“空间天气描述了高层大气和近地空间环境中可能影响航天器的条件，例如，电离层干扰会降低卫星的通信信号，”格瑞纳斯说。

空气辉光发生在大约85公里的高空，位于低层大气和空间天气之间，可以用来获取两者之间相互作用的信息。

“气辉是一种化学反应，这意味着密度和温度的扰动将改变光的发射量，帮助我们研究上层大气的特征，”吉利纳斯说。

航空航天公司此前曾使用地面的气辉照相机来研究这一问题，但它们提供的视野有限。NIRAC将这种能力带入太空。

NIRAC相机挑战

为了为国际空间站准备气辉相机，研究小组不得不缩小成像机构的尺寸，使其空间兼容，并防止一切过热。这不仅完成了，而且他们开发的技术也可以用于其他应用。

“由此产生的空间合格探测器冷却器组件将允许在小型平台上使用高性能的焦平面阵列，包括小型卫星、托管有效载荷、多单元立方体卫星和无人机，”Gelinas说。

NIRAC在国际空间站上的位置提出了另一个挑战，因为它给相机一个扭曲的视野，使它很难补偿国际空间站和地球在图像曝光期间的运动。该团队毫不气馁地开发了一种定制镜头，解决了这个问题。在克服了这些技术挑战之后，该团队期待着NIRAC将收集的数据。

“我们将看到前所未有的气辉扰动——无论是在灵敏度还是尺度大小上，这都将需要开发更复杂的数据分析技术，”Gelinas说。“我们还预计，近红外光谱观测将导致新的科学研究，研究低层大气与空间的耦合。”

编者按:本文最初发表于2017年11月1日。为了配合NIRAC 5月3日的发布，这本书将再版。

这项技术可以申请许可。

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