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海洋光學(xué)與外太空的故事

來源:森泉(上海)光電科技有限公司   2022年03月24日 11:38  

海洋光學(xué)與外太空的故事

海洋光學(xué) 資訊中心 推薦文章

人類踏上外太空的半個多世紀(jì)來,太空探索主要以無人飛船和近地軌道任務(wù)為主。

近年,太空領(lǐng)域成為了國ji競爭新領(lǐng)域。隨著太空探索發(fā)展進(jìn)入下一階段,光學(xué)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(jìn)入太空成為可能。今tian,我們帶您回顧海洋光學(xué)與外太空的故事。

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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(biāo)志。海洋光學(xué)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(wù),通過識別離子水,羥基自由基或含碳有機(jī)物的分子來確認(rèn)水的存在確認(rèn)月球表面是否存在冰水。

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如要建立月球基地,水至關(guān)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(wù)期間進(jìn)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(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(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(zhǔn)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。

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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(xiàn)。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(shè)計的關(guān)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(dá)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。

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

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商業(yè)衛(wèi)星

-CubeSats-

航天領(lǐng)域越來越受關(guān)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。

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當(dāng)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(xué)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(xué)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(hù)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。

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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(lǐng)域。隨著航天事業(yè)的進(jìn)步,海洋光學(xué)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(shù),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(yīng)用中。


參考文獻(xiàn)

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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