CALIPSO是美国国家航空航天局（NASA）和法国国家空间研究中心（CNES）联合研制的激光雷达卫星，于2023年结束了为期17年的任务。它与云层卫星一起，提供了重要的大气洞察力，影响了全球对 2020 年澳大利亚野火和火山爆发等事件的理解。该项目促进了全球科学界的发展。

研究人员利用天基 CALIPSO 激光雷达测量了地球上最大规模的动物迁徙，即小型海洋生物在夜间从深海游上来捕食浮游植物，然后在日出前又游回去。图片来源：NASA / Timothy Marvel

CALIPSO是一颗激光雷达卫星，它促进了全球对气候、天气和空气质量的了解，于2023年8月1日结束了其科学使命。

在 17 年的运行过程中，云-气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测站记录了 100 多亿次激光雷达测量，并为数千份科学报告提供了信息。CALIPSO由美国国家航空航天局（NASA）和法国国家空间研究中心（Centre National d'Etudes Spatiales/CNES）联合发射，与云卫星（CloudSat）上的云探测雷达系统同步运行。

美国国家航空航天局 CALIPSO 项目科学家 Chip Trepte 说："我们必须首次制造出能够在太空中运行的精密激光雷达。然后，我们打算让这颗卫星紧密编队飞行，将 CALIPSO 激光雷达剖面测量结果与 CloudSat 的雷达剖面测量结果相匹配。"

美国国家航空航天局地球科学部主任卡伦-圣杰曼（Karen St. Germain）发表了这一致辞，向CALIPSO科学团队和科学界的其他成员表示庆祝。资料来源：美国国家航空航天局

传感器技术

激光雷达和雷达被认为是"主动"传感器，因为它们会向地球发射能量光束--CALIPSO使用的是激光，CloudSat使用的是无线电波--然后测量光束在大气中如何反射云层和气溶胶。其他轨道科学仪器使用"被动式"传感器测量反射的太阳光或地球或云层发出的辐射。来自 CALIPSO 和 CloudSat 的综合数据为了解云层结构和气溶胶层提供了新的视角。

这两颗卫星于 2006 年 4 月 28 日同时发射，在太阳同步轨道上从南北两极绕地球一周，每天下午早些时候穿越赤道。它们探测了大气层的垂直结构，测量了云层的高度以及尘埃、海盐、灰烬和烟尘等空中颗粒层的高度。

通过这种独特的、几乎同时进行的观测，科学家们对云的形成、大气对流、降水和粒子传输等几个大气过程有了更深入的了解。

动画显示的是美国宇航局 Aqua 卫星上的中分辨率成像分光仪 (MODIS) 仪器在 2019 年 12 月 31 日至 2020 年 1 月 5 日期间拍摄的 RGB 彩色图像。棕色烟羽从澳大利亚东南海岸延伸至塔斯曼海，并越过塔斯曼海进入太平洋。叠加的垂直横截面显示了 CALIPSO 激光雷达在这些天的观测结果。亮色表示存在小颗粒（气溶胶），白色表示云层。在南纬 40 度附近的每个横截面上，都可以看到来自 9 英里（14.5 千米）以上高度的大火的厚烟层。这些烟雾层下方的深色阴影是由于不透明烟雾层下方没有激光雷达信号。这些烟雾层含有非常小的颗粒，具有与烟雾类似的光学特性。资料来源：NASA Langley/Roman Kowch

值得注意的观测结果

例如，在澳大利亚 2020 年的大规模野火中，CALIPSO 观测到烟雾在地球表面上空 9 到 12 英里处蹿升。其高度足以达到平流层，是有记录以来最高的烟羽之一。

火山灰对飞机有危害。细小的玻璃状颗粒会影响能见度，并导致发动机熄火。"CALIPSO最重要的应用之一就是探测火山喷发产生的火山灰羽的存在并测量其高度，"温克说。"世界各地的火山灰咨询中心利用这些观测数据来提醒和指导商业飞行员避免飞入火山灰羽。2010 年冰岛火山爆发时，火山灰向南飘散到欧洲上空，导致多个国家的所有航班停飞。通过 CALIPSO 的观测，科学家们得以向飞行员发出警告。

CALIPSO 数据用户的国际社区是该卫星的遗产之一。世界各地数百名学生学会了如何在他们的研究生研究中使用 CALIPSO 激光雷达数据，形成了一个国际社区，现在他们已经为使用下一颗卫星激光雷达的数据做好了准备。

Trepte 补充说："合作伙伴关系使一个或多个团队能够共同完成单枪匹马无法完成的任务。对于 CALIPSO 而言，与法国国家空间研究中心（CNES）建立合作伙伴关系是最理想的选择，他们在航天器和激光雷达科学方面有着悠久的历史，我们能够建造和运行一个巨大的任务，促进我们对气候、天气和空气质量的了解。"