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Teledyne激光雷达和图像传感器助力美国航天器探索

来源:探索科学 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2020-10-28

【作者】网站采编

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【摘要】据麦姆斯咨询报道,10月20日是行星科学研究进程中令人兴奋的一天,因为美国国家航空航天局(NASA)的机器人航天器OSIRIS-REx实现了对小行星贝努(Bennu)的历史性着陆,以距地球2亿英

据麦姆斯咨询报道,10月20日是行星科学研究进程中令人兴奋的一天,因为美国国家航空航天局(NASA)的机器人航天器OSIRIS-REx实现了对小行星贝努(Bennu)的历史性着陆,以距地球2亿英里(3.34亿公里)的精确操作来收集岩石和尘土样本——这是NASA首次执行小行星表面取样任务。更重要的是,这些富含碳的样本预计将在2023年9月返回地球,相当于给人类带来“一张太阳系的婴儿照片”。这颗小行星被视为潜在威胁天体,是有可能会撞击地球的小天体之一。

OSIRIS-REx航天器接近行动从慢慢靠近到最后离开,全程持续了4个多小时,OSIRIS-REx航天器在美国东部时间20日下午6时11分确认与小行星贝努(Bennu)表面成功接触。在接触期间,航天器的特殊设备从小行星表面收集了所需岩石。这是3.3米机械臂末端的一个圆柱形装置,其“轻拍”南丁格尔陨石坑上的一个小点,持续几秒钟,释放出氮气,吹起一堆小行星碎片中的小颗粒,取样再收回到OSIRIS-REx内部。实际上,这真正的接触只有几秒钟,因此仍是在6时11分,航天器离开了小行星的表面。它将乖乖地退到安全距离,留待科学家评估它收集了多少物质。美国国家航空航天局团队成员在转播中称:“这是历史性的事件。”美国国家航空航天局确信航天器完成了这项任务且表现出色,稍后地面将收到所获取样本的确切重量以及接近小行星时的图像。美国国家航空航天局希望能拿到60克的样本,但他们表示,就算少个一两克,也不至于就不让航天器“回家”。

小行星贝努(Bennu)比任何人想象的都要危险。这颗500米宽的小行星(比纽约市433米高的帝国大厦稍大一点)表面上有很大的巨石,其中最大的一颗是58米宽、22米高!当航天器着陆小行星表面时,任何较大的巨石都可能损坏航天器。 OSIRIS-REx航天器上的一个至关重要的仪器是激光雷达系统,它在三个维度(3D)上测量小行星贝努(Bennu)表面拓扑结构,精度为10厘米,而着陆点和采样点的测量精度达到1厘米。Teledyne为OSIRIS-REx航天器提供两个激光雷达。

但是在哪里采样呢?位置选择取决于小行星表面材料的成分。化学成分由光谱仪测定,OSIRIS-REx航天器搭载的光谱仪将可见光和红外光散布成数百种“颜色”。由于每种元素、分子和矿物都有独特的光谱“指纹”,因此分光光度计会评估表面成分,以便对最具有科学价值的部位进行采样。该光谱仪中的Teledyne可见光-红外探测器用于分析小行星表面光谱信息。

Teledyne执行主席Robert Mehrabian表示:“Teledyne很荣幸能成为OSIRIS-REx任务的合作伙伴,我们的数字成像部门提供了几种成像和光谱技术。“我们对这一任务的贡献体现了Teledyne对从海底到深空的探索和发现的承诺。”

以下内容提供了有关仪器和Teledyne图像传感器技术的更多信息:

(1)OSIRIS-REx航天器的相机套件(OCAMS)由三个相机组成,它们在可见光下对小行星贝努(Bennu)拍照,绘制整个小行星的地图,以帮助确定取样地点。这些相机记录充满危险的关键采样事件。OCAMS使用了Teledyne DALSA CCD图像传感器,该传感器对低光照敏感,并且不受太空辐射的影响。OCAMS为其他仪器以及表面特征提供了背景信息。

(2)OSIRIS-REx航天器利用激光测高仪(OLA)对整个小行星进行三维(3D)测绘。OLA这是一种基于扫描式激光雷达(LiDAR)的仪器,可用于在采样点测量小行星地形,最高精度可达1厘米,这对于在充满危险的环境中成功完成采样操作显得至关重要。OLA中的两个激光雷达传感器由Teledyne Optech研发,已针对OSIRIS-REx任务的不同需要进行了优化:一个高功率激光雷达可在0.6至4.7英里的距离内进行测绘,而一个低功率激光雷达可在小于0.6英里的距离内进行测绘。此外,激光雷达还用于支持导航和重力分析。

(3)OSIRIS-Rex航天器的“可见光-红外”光谱仪(OVIRS)可测量来自小行星贝努(Bennu)的可见光和红外光,并且对从蓝色(0.4微米波长)到中红外(4.3微米波长)的波长非常敏感。OVIRS通过将光分成其组成波长来测量小行星表面的光谱。小行星贝努(Bennu)的光谱图使科学家能够确定表面的矿物和有机物质含量,这些数据对于确定从何处收集带回地球的样本是至关重要的。OVIRS中的可见光-红外探测器由Teledyne Imaging Sensors提供,类似于美国国家航空航天局的轨道碳观测卫星中使用的探测器——它可以精确地监测地球大气中的二氧化碳。

文章来源:《探索科学》 网址: http://www.tskxzzs.cn/zonghexinwen/2020/1028/972.html

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