海洋光學與外太空的故事

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人類踏上外太空的半個多世紀來，太空探索主要以無人飛船和近地軌道任務為主。

近年，太空領域成為了國ji競爭新領域。隨著太空探索發(fā)展進入下一階段，光學測量為科研人員提供了有價值的信息，幾乎每個航天飛行器上都能到光譜儀的身影。

模塊光譜儀體積小、重量輕，使光譜儀進入太空成為可能。今tian，我們帶您回顧海洋光學與外太空的故事。

月球探索

-LCROSS-

探測月球表面的水非常重要，因為它是潛在生命的標志。海洋光學定制版QE光譜儀參與美guo宇航局NASA的月球隕石坑和觀測傳感衛(wèi)星(LCROSS)任務，通過識別離子水，羥基自由基或含碳有機物的分子來確認水的存在確認月球表面是否存在冰水。

如要建立月球基地，水至關重要，因為它可維持生命，同時也是氫燃料來源。NASA證實在LCROSS任務期間進行的紅外和紫外線測量中都檢測到了水特征，QE光譜儀提供了紫外線特征測試。

火星探索

-ChemCam-

NASA的好奇號火星車已在火星表面漫游十一年。ChemCam檢測儀使用激光誘導擊穿光譜技術(LIBS)評估在火星上發(fā)現(xiàn)的巖石和土壤的元素組成。
LIBS的工作原理是瞄準7米外的巖石區(qū)域，并用高neng紅外激光將其蒸發(fā)。然后用光譜儀檢測這種汽化巖石的光譜，通過光譜確定元素。

ChemCam集成了定制版HR光譜儀，在成功鑒定微量元素和金屬氧化物方面做出重要貢獻。好奇號的一個重要發(fā)現(xiàn)是在Gale隕石坑中發(fā)現(xiàn)的部分巖石中觀察到>25 wt%MnO（氧化錳）。這表明，古代火星大氣層富含氧氣，且水資源豐富。

未來探索

-Orion-

重返地球是任何載人飛船設計的關鍵考慮因素。飛船從太空返回地球時會與大氣劇烈摩擦，飛船外表面溫度達到上千攝氏度。隔熱罩用隔熱材料來阻止熱量傳向飛船內(nèi)部，確保宇航員在飛船內(nèi)的安quan。

返回地球時隔熱罩周圍的氣體可高達4000℉，熱輻射產(chǎn)生大量能量。使用海洋光學定制版STS光譜儀在飛船上進行光譜測量，以幫助NASA優(yōu)化熱保護系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)飛船安quan高速返回地球。

商業(yè)衛(wèi)星

-CubeSats-

航天領域越來越受關注的研究—立方體衛(wèi)星(CubeSats)是一種用于空間研究的微型衛(wèi)星，由多個立方體模塊組成。尺寸小，重量輕，用途廣泛，且比傳統(tǒng)衛(wèi)星的開發(fā)成本低得多。在過去十年中，目前在地球軌道上的立方體衛(wèi)星數(shù)量增加了40倍。

當今，很多科研院校正在開發(fā)其自己的立方體微型CubeSat。柏林工業(yè)大學使用定制化的Maya2000Pro及U,S,B光譜儀正在開發(fā)一種CubeSat，使用紫外光譜法檢測和表征流星體。

同時，de國OHB Systems載人航天部門和歐zhou航tian局（ESA）合作開發(fā)了一種CubeSat，他們在國ji空間站(ISS)上部署了一個定制的Flame UV-VIS光譜儀，用于分析空間中的生物和非生物樣品，監(jiān)測樣品隨時間的吸收光譜變化，并揭示暴露于太陽輻射的化學后果。

注意事項

光譜儀在外太空會受到一系列高度電離輻射轟擊。同時，飛船在發(fā)射和著陸期間的振動與沖擊也很大。因此必xu開發(fā)防護外殼，使儀器足夠堅固。
外太空 最 di 溫度約為-253℉，最gao溫度約為2730℉。因此光譜儀的材料必xu能承受航天器上的巨大溫差。

飛船上精密儀器眾多，光譜儀不可產(chǎn)生任何影響其他系統(tǒng)工作的干擾電磁。

結(jié)語

模塊化光譜儀體積小巧，重量輕，且提供了非常有用的光譜測量信息，經(jīng)常被用于航空航天領域。隨著航天事業(yè)的進步，海洋光學光譜儀也在不斷發(fā)展創(chuàng)新，我們愿意調(diào)整我們的技術，迎接新的挑戰(zhàn)，使我們更多的產(chǎn)品集成到探索太空和一些其他前沿應用中。

參考文獻

1. Space: Investing in the Final Frontier, Morgan Stanley, July 24, 2020
2. Mazareanu, E. Number of satellites launched by year 1957-2019, Statista, June 23, 2020.
3. Is It Hot or Cold At the International Space Station?, Science ABC, 11 November 2021
4. Federal Aviation Administration. Returning from Space: Re-entry, Advanced Aerospace Medicine On-line, Section III – Space Operations, 4.1.7.

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