Helium Lidar

Zurückgestreutes Licht der Laserpulse wird vom Teleskop über ein Glasfaserkabel in einen Supraleitenden Nanodraht Einzelphotonen Detektor geleitet, wo die Photonen mit einem präzisen Zeitstempel aufgezeichnet werden. Da die Zeit zwischen Aussenden und Empfangen eines Photons von der Streuhöhe abhängt, kann ein höhenaufgelöstes Streuprofil abgeleitet werden. In der unteren Atmosphäre ist Rayleighstreuung der dominante Streumechanismus, aber oberhalb von 100 km ist Rayleighstreuung vernachlässigbar. Deswegen ist der Laser auf die Resonanzlinie von metastabilem Helium eingestellt, welches in einem breiten Band von 250 km bis oberhalb von 1000 km Höhe existiert.

Die ersten Messungen mit HELIX wurden im Winter 2021-2022 durchgeführt und führten zu den bisher höchsten atmosphärischen Lidar-Messungen. Diese ersten Messungen bestätigten das Vorhandensein von metastabilem Helium und demonstrierten das Potenzial eines Helium-Resonanz-Lidars. Seitdem wurde die Leistung des Systems stetig verbessert, und im Januar 2024 wurde das System in einem Mehrfrequenzmodus betrieben, um Wind- und Temperaturmessungen zu erhalten. Die damit verbundenen Unsicherheiten waren groß, aber dies dient als Konzeptnachweis für ein zukünftiges, leistungsstärkeres Instrument.