2026年5月29日

 

• 在德國航空航天中心 (DLR) 的科學領導下，新的地球觀測任務 SOVA-S 將首次在全球範圍內記錄大氣重力波。
• SOVA-S 被歐洲太空總署 (ESA) 選為新的偵察任務，該任務將按照新空間方法進行開發。
• 重力波在大氣和氣候過程中發揮重要作用，但迄今為止，模型中對其考慮不足。
• 主要研究領域：太空旅行、地球觀測、小型衛星

 

德國航空航天中心（DLR）將承擔新的地球觀測任務SOVA-S（大氣波動衛星觀測－Scout）的科學領導工作。歐洲太空總署（ESA）正透過SOVA-S擴展其Scout計劃，該計劃基於小型衛星，並採用創新的新太空方法開發。新任務旨在增進我們對大氣流動過程的理解，並在全球範圍內探測重力波，而重力波在以往的大氣和氣候模型中尚未充分體現。

大氣重力波是波長有時只有幾公里、週期可達數小時的波動性氣流。它們通常起源於大氣層的低層，例如，當空氣流過山脈時。這些波使大氣能夠有效率地遠距離傳輸能量和動量。當這些波發生破碎時，它們會顯著改變大氣的能量平衡和動力學。這會影響天氣和氣候過程，並會降低衛星導航系統的訊號品質。火山活動、地震、海嘯和強氣旋也會產生重力波，為研究這些事件本身提供重要線索。

 

太空邊緣的空氣光

新的SOVA-S偵察任務將首次以高空間解析度在全球範圍內觀測這些過程。該衛星將研究低層大氣和高層大氣之間的重要過渡帶。這一80至100公里的高度範圍位於太空邊緣，對於理解大氣層之間的動力耦合至關重要。

SOVA-S衛星將緊湊、經濟的衛星設計概念與高解析度紅外線遙感技術相結合。其核心是一台近紅外線相機，用於測量大氣輝光強度。當重力波穿過這層發光層時，發光強度會改變。大氣輝光，也稱為大氣發光，是羥基分子（OH，一種氧和氫的化合物）的固有發光，出現在大約80至100公里的高空。它就像大氣中的對比劑，使即使是最微小的對流也清晰可見。

 

多年經驗

德國航空航天中心（DLR）地球觀測中心（EOC）多年來一直活躍於該研究領域，與合作夥伴機構攜手，利用遍布全球各地的地面和機載紅外線感測器觀測大氣發光現象。在SOVA-S專案中，EOC作為科學領導方，貢獻其在大氣遙感、數據分析和建模方面的豐富經驗。來自奧伯普法芬霍芬的研究人員也將在任務資料的科學評估、應用和國際傳播方面發揮核心作用。該任務的開發與歐洲太空總署（ESA）以及由捷克航太公司（OHB Czechspace）領導的工業聯盟密切合作。

作為偵察兵系列衛星的一部分，SOVA-S計劃於2030年發射。這顆小型衛星計畫在約600公里高度的太陽同步軌道上運行兩到五年，為各種研究和應用領域建立獨特的數據基礎。

 

[照片]

(A) 大氣輝光

地球周圍環繞著各種會發出自身光芒的大氣層，稱為氣輝。其中最亮的光芒來自受激的羥基分子（OH），一種由氧和氫組成的化合物。圖中黃色部分顯示的是OH氣輝，其高度延伸至約80至100公里。圖中也展示了太空邊緣（綠色）和200至300公里高度（紅色）處受激氧原子發出的光芒。

(B) 天空中的重力波

重力波是類似波浪的氣流，通常產生於大氣層低層。當氣團越過山脈或水體過渡到陸地時，就會產生重力波。強氣旋、活火山以及熱帶輻合帶的對流也能產生重力波。

(C) SOVA-S任務：測量幾何

新的地球觀測任務SOVA-S（大氣波觀測衛星－偵察兵）將於2030年開始首次對全球重力波進行觀測。這顆小型衛星將在距離地球約600公里的太陽同步極地軌道上運行，確保對地球進行全面觀測。衛星搭載了一台高解析度紅外線相機，垂直指向天底點，也就是地球位於軌道最低點的位置。該相機將測量大氣輝光的強度，從而探測重力波。大氣輝光，或稱大氣光，是激發態羥基分子（OH）在約80至100公里高度的固有發光。