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激光技术如何让嫦娥、玉兔实现“睁眼”落月?

红外光谱技术:玉兔观察月球的眼睛

在嫦娥“睁眼”落月后,玉兔“玩耍”的时光即将到来。1月3日晚间,玉兔二号巡视器顺利抵达月球表面。玉兔身上携带了一个重量不到6千克的红外成像光谱仪,这双“眼睛”将随着玉兔的脚步观察月球,通过获取精细光谱信息来识别月壤及月面岩石的成分。

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着陆器地形地貌相机拍摄的玉兔二号在A点影像图

(图片来源:国家航天局)

红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源,单色器,探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同,分为色散型和干涉型。对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言,当样品吸收了一定频率的红外辐射后,分子的振动能级发生跃迁,透过的光束中相应频率的光被减弱,造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差,从而得到所测样品的红外光谱。

点评:

本次嫦娥四号的登月,对整个世界的航天研究有着重要意义,不仅在国际上首次实现月球背面软着陆和巡视探测,还首次突破了地月拉格朗日L2点中继通信与探测、实现低频射电天文观测与研究等一批重大关键技术,实现了“七大创新”,开启了人类月球探测新篇章。

在本次任务中,我国科学家与荷兰、德国、瑞典、沙特开展了4项科学载荷方面的国际合作,而激光测距敏感器的激光光源、探测器、高压电源等核心元部件则均实现国产自研,并进一步提高了系统的集成化、轻量化程度。此外,自主研发的红外成像光谱仪不仅集成了最新的遥感技术,还成功实现轻小型化,综合性能优于欧美同类产品。

探月工程自2004年启动以来取得一个又一个突破,对我国月球及深空探测乃至航天事业的持续发展具有重大意义。实现人类首次在月球背面的软着陆象征着中国在航天技术能力方面的提升,也标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。尽管在火星及其他星球的探测上我国技术积累尚有不足,但曙光已渐渐明朗。

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