哨兵5号上使用的光学产品
参考项目
近地轨道高时空分辨率的大气测量
为了分析大气成分，如O3、NO2、SO2等，欧空局与欧洲联盟共同启动了卫星哨兵5号项目，从2022年起部署在MetOp-SG A航天器上，这个光谱仪系统的一个中心目标是监测痕量气体浓度。艾斯飞睿为哨兵5号的一个子系统制造了耐用的光学元件。得益于该公司的高端精加工技术，这些光学元件具有极佳的表面质量，并通过精确切割成矩形来满足所有必要的空间和重量要求。
项目描述
分析大气成分在空气污染、全球变暖或天气预报方面发挥着重要作用。哨兵5号项目是作为欧空局和欧盟哥白尼计划的一部分启动的，目的是收集这些测量数据，其任务的核心部分是监测大气化学和气候应用中的微量气体浓度。哨兵5号是MetOp-SG A航天器上的一种仪器，除了其他元件，主要包含一个高分辨率光谱仪系统，覆盖了五个宽工作范围（紫外线到短波红外）。由于其广阔的覆盖范围，它实现了对地球的全天候全覆盖。二级产品（如O3、NO2、SO2等）将近乎实时（在传感后2小时45分内）可用。由于空间有限，需要对准直透镜进行紧凑和轻便的设计。此外，透镜表面的最小不规则度和粗糙度对于哨兵5号在极端条件下获得最佳成像性能尤为重要。
项目实现
艾斯飞睿为Sentinel-5框架中的SWIR子系统提供了超精密光学元件，这些透镜包括旋转对称的球面镜和复杂的柱面镜。所有光学元件均由耐用材料（熔融二氧化硅、硅和硫化锌）制造而成，而几何形状显示出不同的组合（凹/凹、凸/凹、凸起/凸起），直径范围从87.7 mm到129.4 mm。由于重量轻，透镜被高精度切割成矩形。利用高端精加工工艺，艾斯飞睿能够实现≤1fr的不规则性，从而满足客户的高要求。通过使用内部的Ångström抛光工艺，可以最小化短波空间频率，并实现最低的表面粗糙度（≤1 nm）。
参数
Fig. 1 MetOp-SG A Satellite | © esa
- 预计在2022年至2043年间提供协同、互补的数据集
- 设计寿命：7.5年
- 7个不同的光谱带：UV-1（270-310 nm）、UV-2/VIS（300-500 nm）、NIR-1（685-710 nm），NIR-2a（745-755 nm），NIR-2b（755-773 nm），SWIR-1（1590-1675 nm），SWIR-3（2305-2385 nm）
- 生成的数据量：每个完整轨道139 GB
Fig. 2 Sentinel-5 observation geometry | © esa
目标
- 全球监测关键空气质量、微量气体和气溶胶以及成分-气候相互作用
- 主要数据：O3、NO2、SO2、HCHO、CHOCHO、CH4、CO、气溶胶和云特性
哨兵5号使用的光学元件一览：
- 用耐腐蚀材料（熔融二氧化硅、硅和硫化锌）制造的旋转对称球面镜和柱面镜
- 透镜规格：直径87.7-129.4 mm，凹/凹，凸/凹和凸/凸，不规则度≤1fr，最低表面粗糙度≤1 nm
- 将光学元件切割成矩形，以减少其所需的空间和重量
免责声明：该合同是根据欧洲航天局的计划执行的，并由其资助。本文所表达的观点决不能被视为反映欧洲航天局的官方意见。
