月球尘埃如何改善地球的天气预报

当约翰·莱恩站在自家后院，用激光对准雨点时，他并没有考虑地球上的天气。他正在试图找出追踪月球尘埃的最佳方法，这是保护美国宇航局阿波罗登陆器免受潜在月球访客影响的项目的一部分。但他最终还是帮助了天气预报员，找到了一种测量雨滴大小的新方法——这是天气雷达无法做到的。

肯尼迪航天中心的物理学家莱恩正在尝试校准一种激光传感器，该传感器可以探测月球上的细小尘埃颗粒。该项目是美国宇航局保护其月球遗产的努力的一部分。新的月球着陆器（可能来自谷歌月球X大奖或其他国家）在着陆月球时可能会扬起尘埃和其他物质。美国宇航局希望确保其六个阿波罗站点不受干扰，了解尘埃力学将有助于确定新的机器人着陆器可以接近月球多远。

“这就像喷砂，”莱恩在美国宇航局的新闻稿中解释道。“如果有什么东西像火箭发动机一样降落，它会扬起这些灰尘，因为没有空气，所以灰尘会一直飞快地飞。”一些风化层（月球土壤）甚至可以逃逸到轨道上。它甚至可能撞上敏感的登月舱铝箔外壳，或者可能是宇航员留下的垃圾样本。月球尘埃的撞击会毁掉未来可能进行的实验，这些实验将分析这些垃圾发生了什么，因此美国宇航局希望有一些参数来解释尘埃的行为。

为了实现这一目标，莱恩测量了雨滴，这显然是月球尘埃的一个很好的类比。他的激光和反射器可以非常准确地测量雨滴的大小，这对天气预报员来说可能是一大福音。

天气雷达可以看见单个雨滴、昆虫云、展翅的鸟类和蝙蝠。但它无法很好地区分这些物体的大小。全国范围内正在进行大规模的双极化雷达升级，这将改善这一状况。这为无线电测距的水平扫描增加了一个垂直元素。雨、雨夹雪、雪、鸟类、昆虫和蝙蝠在双极化雷达中都有不同的特征。

但即便如此，雨滴大小的估计也并不准确。莱恩的新激光方法通过测量光束线上雨滴的平均横截面积来实现这一点。据 NASA 称，这被称为“尺寸分布的二阶矩”。了解这种尺寸分布将改进气象雷达用于跟踪空中物体的算法。这可以改进使用雷达的降雨测量，进而可以改进预报。

就月球而言，这些尺寸估计可以更好地判断月球尘埃在机器人或载人着陆器的作用下会如何移动。据 NASA 称，NASA 已考虑在其中一款 X Prize 参赛产品的底部放置一个激光传感器，以测量尘埃和土壤的移动情况。这将有助于 NASA 为其他着陆器制定限制条件，包括它们必须降落在距离现有月球遗址多远的地方。

据美国宇航局称，莱恩已经在一次气象学会议上展示了他的研究成果，并且正在撰写一篇相关科学论文。

肯尼迪航天中心