太赫兹火星大气临边探测仿真研究

摘要

对火星大气进行连续高分辨率观测是研究火星大气物理和化学过程的重要手段.太赫兹临边探测技术通过测量火星大气中的风和光化学循环中的重要气体(Co,O3,H2O,H2O2等)提高对火星的认知.针对火星大气遥感的探测需求,分析了300～1000 GHz频段的频谱特征.针对探测卫星对于载荷质量、功耗等参数的要求,提出一个560 GHz频段的火星大气太赫兹临边探测仪设计方案,并利用辐射传输模型ARTS中的行星工具箱进行仿真.仿真结果显示:火星大气温度的反演精度优于4K,其中45 km高度以下优于2 K;H2O丰度的反演精度在90 km以下优于50％,30 km以下优于2％;H2O2的反演精度在4O km以下优于50％;O3的反演精度在50 km以下优于60％;大气风速度的反演精度在65 km以上优于5m.s-1,最高可以达到2m.s-1.研究结果表明,利用太赫兹波段的吸收谱线可以很好地探测火星大气中各成分的丰度、变化趋势以及中高层大气的风,可为后续火星表面及大气探测提供参考.