作者洛里·基西，美国宇航局戈达德太空飞行中心 这位艺术家的表演展示了火星激光雷达是如何部署在火星着陆任务中的
学分:美国宇航局 从为地球气候研究创建碳测量仪器中收集的见解和技术正被用来建造另一个仪器，该仪器将首次清晰地描绘火星表面上方9英里处的水蒸气，以及风速和悬浮在地球大气中的微小颗粒
马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的科学家吉姆·阿布希尔和斯科特·古泽维奇获得了美国国家航空航天局的技术开发资金，为未来的火星着陆器建造并演示了一个小型大气激光雷达原型，可能还有土卫六，土星最大的卫星，也是唯一一个拥有致密大气的卫星
该机构的行星仪器概念促进太阳系观测计划(毕加索)选择进一步发展，这一概念可追溯到最初通过戈达德内部研究和发展(IRAD)计划构想的其他类似类型的仪器
另一项IRAD支持的技术，拉曼质谱仪，也获得了毕加索的资助
理解边界层 Abshire和Guzewich对获得火星边界层的测量值特别感兴趣，边界层是从表面开始的大气部分，根据一天中的时间，它可以延伸到9英里以上
由于这一层很难从轨道上测量，该团队希望在着陆器或火星车上部署激光雷达，直接从地表全天候收集数据，这些数据可以揭示条件如何随时间和高度变化
这一层很重要，因为它控制着热量、动量、灰尘和水的传递，可以揭示关于地球现代气候的更多信息，包括冰盖的稳定性、风如何塑造景观以及灰尘是如何被提升和运输的
此外，科学家可以利用这些数据来验证和改进大气环流模型，古泽维奇说
“从人类太空飞行的角度来看，这一层对作战也至关重要，”阿布希尔说
“这是着陆任务将要进行的环境
" 美国国家航空和宇宙航行局之前已经成功地着陆了大气激光雷达，成功地测量了风和气溶胶，包括灰尘和冰，但是这种特殊的仪器将提供缺失的元素——在表面上方的垂直柱中直接测量水蒸气
这是激光雷达仪器的特写镜头，它将第一次远程描绘火星表面上方9英里处的水蒸气，以及风速和悬浮在行星大气中的微小颗粒
信用:NASA “我们被科学问题所激励，”古泽维奇说
“我们想同时测量水蒸气和风
关键是理解水以及它是如何在大气中移动的
我们知道水在哪里，只是不知道它是如何流动的
" 为了找到答案，激光雷达将把调谐到1911纳米的激光反射到天空中，然后分析反射光或信号，以了解从地表到地表上方9英里处发生的大气动力学的更多信息。1911纳米是近红外波段的一种特定波长，非常适合探测水蒸气
配备一个芝麻大小的已经开发的红外探测器，该仪器将能够在单光子水平上感应返回信号，提供前所未有的分辨率
IRAD遗产 “我们使用激光雷达在1911纳米探测大气水汽和风的方法是新的，”阿布希尔说
然而，他和他的同事在开发大气激光雷达仪器方面有丰富的经验
为了地球科学，他们建造了调谐到1572纳米的Co2探测器激光雷达，这对于测量大气中的二氧化碳是有效的
新的激光雷达也可以追溯到火星轨道全球气候测量激光雷达，Abshire设想它是一种测量风速的在轨仪器
面临的挑战是生产一种坚固、实用、但又小到足以安装在月球车上的仪器
“我们的挑战是证明我们能够做到这一点
阿布希尔说，幸运的是，我们可以依靠戈达德的独特能力
“我们在激光雷达、空间激光和探测器方面有很强的能力
真的没有其他地方能结合所有这些能力和专业知识
" 拉曼质谱仪 戈达德太空中心首席研究员安德烈·格鲁比西奇还获得了为期三年的毕加索奖，以推动拉曼质谱仪的发展
拉曼光谱和质谱是两种常见的分析化学技术，用于通过识别单个分子和特定矿物来确定样品组成
格鲁比西奇说，他和RAMS团队计划展示一种混合仪器，能够获取彗星和小行星样本以及外太阳系冰冷卫星样本中有机分子和矿物相的微米级组成图。 这种测量将为科学家提供必要的信息，帮助他们了解太阳系中有机物质的来源、其他行星的可居住性以及地球以外生命的潜力
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