研究目的
为了表征ExoMars痕量气体轨道飞行器上搭载的NOMAD光谱仪在不同条件下探测火星大气中甲烷（CH4）的性能和灵敏度。
研究成果
NOMAD光谱仪能够在低气溶胶条件下高灵敏度地探测火星大气中的甲烷，通过数据合并可进一步提高检测限值。该仪器在各种大气条件下性能稳定，是研究火星气候和微量气体的重要工具。
研究不足
NOMAD对甲烷的敏感度显著受火星大气气溶胶负荷影响，在沙尘条件下检测限会恶化。研究还指出，由于冷却不足，该仪器在天底观测模式下的性能受到热背景噪声的限制。
火星上的甲烷：通过NOMAD/ExoMars光谱仪的首次在轨校准，深入洞察CH4的敏感性
DOI：10.1016/j.icarus.2018.09.021
期刊：Icarus
出版年份：2019
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
搭载于“火星太空生物学”痕量气体轨道器（TGO）的“火星大气探测与掩星光谱仪”（NOMAD）旨在通过太阳掩星、天底和临边观测几何构型对火星进行探测，能够获取以大气特性为主的丰富多样数据。该仪器红外通道采用中阶梯光栅光谱仪与声光可调谐滤光器（AOTF）组合工作模式?；谠诠焓荩颐峭瓿闪艘瞧餍阅鼙碚饔胄Ｗ疾问菏迪至司返钠德市Ｗ疾⒘炕斯庹と刃вΦ贾碌钠德势?；测定了AOTF特性与传递函数，开发验证了计算光栅-AOTF耦合系统透射光谱连续谱的现实方法。这些校准成果为研究NOMAD对大气甲烷含量的灵敏度这一关键问题提供了前所未有的认知。我们还深入评估了其在典型任务周期内预期变化的尘埃含量、地表反照率和光照条件下的实际性能表现。结果表明：在低尘环境下，太阳掩星观测时NOMAD单次光谱对20公里高度甲烷的1σ灵敏度约0.33 ppbv，在30公里以下高度优于1 ppbv；在多尘条件下，10公里以下灵敏度降至零值。天底观测几何中，数据显示NOMAD能通过5×5°空间网格积分生成覆盖行星大部分表面的甲烷季节分布图，灵敏度约5 ppbv。数据网格合并可使该数值提升约10至30倍。总体而言，我们的量化结果证实了NOMAD解析火星气候多变特性的能力。
作者：
Giuliano Liuzzi，Geronimo L. Villanueva，Michael J. Mumma，Michael D. Smith，Frank Daerden，Bojan Ristic，Ian Thomas，Ann Carine Vandaele，Manish R. Patel，José-Juan Lopez-Moreno，Giancarlo Bellucci
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