近日,NASA的太阳观测器TSIS-1正式投入使用,旨在测量太阳辐射的能量变化,以更好地模拟和预测地球气候,其中的重点便是关注太阳辐射对极地臭氧层的影响。
通过太阳辐射建立大气层模型
臭氧层作为地球的抵御太空辐射的保护层,对人类的健康起着重要的作用——臭氧层每减少1%,全球因辐射患白内障的发病率增加0.6%,此外,紫外线还会导致各种相关的皮肤癌。
早在30年前,科学家们就发现由于空调和冰箱的使用,导致地球臭氧层正在经历过度的非自然损耗,在南极上方甚至出现了臭氧洞。为了保护臭氧层,联合国曾于1987年通过了一项名为“蒙特利尔协议”的规定,内容就是限制各种制冷化合物以保护臭氧层。
时至今日,NASA已经检测到臭氧层的状态逐渐稳定了下来,有的地方也已经开始恢复。但是,以目前人类获得的信息还无法准确估计臭氧层恢复的速度和状态,这其中缺少的正是对太阳紫外线辐射的精确计量(此前都是模拟)。
有了这次的太阳观测器,科学家即可建立准确的数学模型来对臭氧层进行预测。此外,该观测器在量化太阳的活跃辐射之后,气候学家即可计算出其他的大气运行状态,例如高层大气的热架构、热冷空气的移动等等。
TSIS-1构成
TSIS-1由TIM和SIM两个传感器串联工作组成:
第一个传感器TIM是自今年1月中旬的Total Irradiance Monitor,也被称之为总辐射探测器,旨在计算太阳传递给地球的总能量。
第二个传感器被称为光谱辐射监视器,目的是更加深入地了解这种能量的性质。它可测量太阳能量如何通过电磁波谱传播,包括紫外线、可见光和红外线,每种波长的辐射又与地球大气具有不同的作用方式。
任务背景
该观测器实际上隶属于1998年就被NASA推出的NPOESS系统,旨在对地球大气进行描述。而它的前身SORCE,同样负责观测太阳辐射,在2003年就被使用,但到了2011年,SORCE就因为电池容量的减少而影响观测效果。直到2013年NASA才重新计划发射这枚新的观测器。
去年12月,这枚观测器乘坐SpaceX的猎鹰9号火箭在卡纳维拉尔角空军基地发射,到达国际空间站后,安装花费了2周。随后,TSIS-1接受了科罗拉多大学大气与空间物理实验室(LASP)两个多月的稳定测试。
此次项目的首席科学官为NASA的Peter Pilewskie,他同时是科罗娜多大学的气候学教授。Pilewskie教授于1999年获得亚利桑那大学气候科学博士学位,此后便加入到NASA的大气与空间实验室,对太阳能量、高层气体等进行研究,他的论文总计被引用超过4000次。
目前这枚观测器的任务时间暂定为5年,Peter Pilewskie将带领团队从太阳对地球辐射的角度,评估任何可能伤害到地球生命的变化。