歐空局即將發射的「測風雷達衛星」（Aeolus）是如何測風的？
Nature 新聞：World』s first wind-mapping satellite set to launch
謝邀
這顆衛星的命名Aeolus是希臘神話里的風神，顧名思義主要研究大氣層內的風，這將是人類首個研究高層大氣風的衛星，能夠實現全球數據覆蓋，這個效果遠遠好於地面觀測、探空氣球監測等，畢竟全球的模型豈是地面採樣監測能取代的。
這個項目是歐空局史上最拖沓的衛星之一了，1999年立項一直拖到了今天，出現了一系列大問題。最近開會的時候，又剛剛得知項目負責人要臨時換人，只距離發射兩個月時間，那個新換的大佬跟我們合作非常多，手下負責的衛星軌道都是我們組計算的。按照他的態度和表情，這是個很大的坑/鍋。。。不好背
導致這一切的重要問題在於：這顆衛星要做的事情實在太難了，現在的技術極難實現，原計劃提出的儀器方案幾乎造不出來，導致一下子延期10年以上（研製新儀器）。
為探測風速和風向，最核心的儀器是大氣層激光多普勒雷達，它的核心有三個部分：
1.紫外激光雷達；瞬時功率是150兆瓦特的在355納米波段上發射，這基本是小型核電站機組的輸出功率；在這種情況下它最多也只能穿透到30千米高大氣，更底部的依然無能為力；
2.散射接收組件；要把反射回來的信息收集起來，但由於大氣模型非常複雜，為了達到目標精度這部分的矯正難度也很大；
3.直徑1.5米的望遠鏡；哈勃望遠鏡的是2.4米，雖然二者的鏡片性質和功能完全不同，但直徑1.5米的鏡片發到太空、精確矯正並觀測，難度也不小。
它的工作原理大致如下：
1.每秒鐘它會發出50道激光束，每道激光束會激發出數十億個光子照向大氣；
2.每道光子束中，大概只有幾百顆光子會由於跟大氣中分子的碰撞後方向恰好能反射回衛星；
3.大口徑望遠鏡會收集到這些光子，通過分析它們的多普勒變化（頻率和波長碰撞後發生變化），來反推所碰撞到的大氣中分子運動情況，從而經過模型矯正、前後數據分析等綜合得到大氣中風的高度、風速和風向變化；
以上，理論上都是可行的，因此歐空局早在1999年就批准了這個項目，但就是很難造出來這麼一個儀器。後來發現有巨大難度，想跟NASA合作，可NASA表示我們也造不出來，後來只能交給空客防務硬啃11年去研製。
現在這個儀器應該比起最理想的方案應該有所變化，但不管怎樣，這個儀器的確是黑科技一般的存在。
而且，這顆衛星必須飛的很低，只有320千米高，搞航天都懂得這是一條自殺軌道。。航天器需要時刻對抗高空大氣的阻力。但即便如此，也意味著這顆衛星不會是個長命的主子，那麼花這麼多錢這麼大精力做出這麼一個短命的項目，效果如何無人所知。。所以那位大佬才說這可能是個坑啊。。
不過，歐空局有很多科學衛星都是這個風格：難度極高。我們雖然經常罵他們拖延症，不過搞出來的各個都是黑科技。希望這顆衛星明天發射一切順利！
這個衛星是歐空局Living Planet Program的之一，下面兩個鏈接文章是另一個任務GOCE，也是黑科技，歐洲人玩技術啃硬骨頭的航天精神，還是很值得我們學習的
你現實中見過科技含量最高的東西是什麼？?www.zhihu.com
你所知道的最黑的黑科技是什麼？?www.zhihu.com
我比較關心這玩意兒能不能幫助客機避開空氣亂流，每次顛簸都嚇得不行～
應該是多普勒
推薦閱讀：
