Genaue Satellitenmessungen von Treibhausgasen

Der Mangel geeigneter Laserquellen ist eine der zentralen Herausforderungen im Hinblick auf Weltraummissionen, die darauf ausgerichtet sind, Quellen und Senken von Treibhausgasen zu messen. Eine neue Generation von Halbleiterlaserquellen stellt optische Instrumente in Aussicht, welche die erforderliche Messgenauigkeit aufweisen.

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Bestehende optische Instrumente für die Messung atmosphärischer Gase basieren auf großen Solid-State-Lasern. Das EU-finanzierte Projekt BRITESPACE (High brightness semiconductor laser sources for space applications in Earth observation) wurde ins Leben gerufen, um die Tauglichkeit von Halbleiterlasern für eine Verwendung als weltraumgestützte Lasertransmitter zu demonstrieren. Forscher entwickelten solche Halbleiterlaser, die bezüglich LIDAR-Messungen (Satellite Light Detection And Ranging, LIDAR) bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen zwischen 1 500 und 1 600 nm senden. Dank ihrer kompakten Größe und hohen Zuverlässigkeit hat die neue Generation von Halbleiterlasern mit hoher Helligkeit erhebliche Vorteile gegenüber anderen Laserquellen. Die BRITESPACE-Systeme bestehen aus einem kommerziell verfügbaren Laser als Transmitter und optoelektrischen Elementen für die Signalerkennung (Integrationskugel, Photonenzählungsdetektor, Filter und Laserlenkung für Ausrichtungen). Diese können als Transmittereinheit eines LIDAR-Systems genutzt werden und ermöglichen eine Messung des Kohlenstoffdioxids (CO2) in der Atmosphäre. Die durchgeführten parametrischen Untersuchungen versprechen sowohl von weltraumgestützen als auch von bodenbasierten Plattformen eine relativ hohe Sensitivität für CO2-Messungen. Die theoretische Modellierung und dynamischen Simulationen enthüllten jedoch, dass die Leistung des vorgeschlagenen LIDAR-Systems von dem Photonenrauschen in der Umgebung und von dem Rauschen der Detektor-Dunkelzählung beeinträchtigt wird. Die Arbeit von BRITESPACE hat unser Wissen über Halbleiterlaser verbessert und adressierte erfolgreich Probleme bei der CO2-Erkennung im Hinblick auf zukünftige Erdbeobachtungs-Weltraummissionen. Die fortschrittliche LIDAR-Technologie ermöglicht eine zuverlässige Überwachung wichtiger Treibhausgase in der Atmosphäre und wird somit einen Beitrag im Kampf gegen die Erderwärmung leisten.

Schlüsselbegriffe

Treibhausgase, Laserquellen, BRITESPACE, LIDAR, Kohlenstoffdioxid

High Brightness Semiconductor Laser Sources for Space Applications in Earth Observation

Genaue Satellitenmessungen von Treibhausgasen

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