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軍工航天新聞

揭秘好奇號火星車激光器:蒸發(fā)塵土分析成分

激光制造網(wǎng) 來源:新浪網(wǎng)2012-08-06 我要評論(0 )   

2012年8月6日,美國火星探測器好奇號成功登陸火星。之前,好奇號經(jīng)過了長達8個多月的行程,它攜帶了許多先進儀器,其中激光儀器也是重要部分,現(xiàn)在為您解讀好奇號激光儀...

2012年8月6日,美國火星探測器“好奇號”成功登陸火星。之前,“好奇號”經(jīng)過了長達8個多月的行程,它攜帶了許多先進儀器,其中激光儀器也是重要部分,現(xiàn)在為您解讀“好奇號”激光儀器。

    2011年11月26日,美國宇航局“好奇”號火星車發(fā)射升空。在火星表面,“好奇”號火星車將發(fā)射能量相當(dāng)于100萬個電燈的激光束確定這顆紅色星球能否支持生命存在。除了激光束外,這輛火星車還將借助其他一系列裝置尋找這個遙遠世界的生物信號,幫助科學(xué)家確定火星是否是一顆適于居住的星球。

 


ChemCam利用激光分析火星表面的物質(zhì),最大工作距離可達到23英尺

 


 

美國洛斯-阿拉莫斯國家實驗室,ChemCam項目組首席研究員羅杰-韋恩斯對這臺儀器進行檢查


 

 

  “好奇”號共攜帶10種不同科學(xué)儀器,ChemCam只是其中之一。抵達火星之后,“好奇”號的化學(xué)與攝像機儀器(以下簡稱 ChemCam)將發(fā)射強激光脈沖,蒸發(fā)火星塵土,而后對光譜進行分析。ChemCam發(fā)射的強激光脈沖可以蒸發(fā)針頭大小的區(qū)域。這臺儀器還裝有激光器,用于觀測被蒸發(fā)的物質(zhì)產(chǎn)生的等離子體閃光,并記錄下光線包含的顏色。一臺分光計隨后對這些光譜色進行分析,幫助科學(xué)家確定被蒸發(fā)物質(zhì)的元素構(gòu)成。

  ChemCam可以向一個區(qū)域或者多個區(qū)域快速發(fā)射連續(xù)多激光脈沖,在火星表面取樣分析過程中賦予研究人員極大的靈活性。 ChemCam項目組首席研究員羅杰-韋恩斯表示:“ChemCam在設(shè)計上用于尋找輕元素、例如碳、氮和氧,所有這些元素都對生命至關(guān)重要。這一系統(tǒng)能夠立即發(fā)現(xiàn)火星表面的霜或者其他源中的水以及碳。碳是構(gòu)成生命以及生命副產(chǎn)品的基本要素。由于具有這些功能,ChemCam成為‘好奇’號任務(wù)一個至關(guān)重要的組成部分。”

  ChemCam可以分析整個可見光光譜以及紅外和紫外光譜,尋找周期表上的任何元素。ChemCam能夠?qū)嚯x“好奇”號大約23英尺(約合7米)的區(qū)域進行探測。這臺儀器采用的技術(shù)由美國洛斯-阿拉莫斯國家實驗室研發(fā),被稱之為“激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)”(以下簡稱LIBS)。這項技術(shù)的核心是紅外線激光器――肉眼看不到紅外線――所發(fā)射的激光能量超過100萬個電燈,能夠聚焦一個微小區(qū)域,聚焦時間達到十億分之五秒。

  在地球上,LIBS用于確定極端環(huán)境下的物體構(gòu)成,例如核反應(yīng)堆和海床。隨著“好奇”號任務(wù)的實施,這項技術(shù)第一次走出地球。法國國家太空研究中心負責(zé)制造ChemCam的激光器和望遠鏡。洛斯-阿拉莫斯國家實驗室則負責(zé)制造ChemCam的分光計和數(shù)據(jù)處理器,同時擔(dān)任這一項目的負責(zé)機構(gòu)。

  在“好奇”號登陸火星之后,洛斯-阿拉莫斯實驗室的操作人員將負責(zé)控制這臺儀器。此外,這家實驗室同樣參與“好奇”號的其他探測任務(wù)。洛斯-阿拉莫斯實驗室地球與環(huán)境學(xué)部門的戴夫-瓦尼曼是“好奇”號攜帶的另一臺儀器――化學(xué)與礦物學(xué)分析儀(以下簡稱CheMin)的副負責(zé)人。 CheMin會向樣本發(fā)射X射線,根據(jù)X射線的衍射確定礦物的晶體結(jié)構(gòu)。“好奇”號的機械臂通過車外的一個進口將樣本送入CheMin進行分析。

  “好奇”號攜帶的钚罐同樣由洛斯-阿拉莫斯實驗室制造,負責(zé)為這輛火星車的核動力發(fā)電機提供燃料。钚罐是近50名研究人員和技術(shù)人員共同努力的結(jié)晶。“好奇”號攜帶的發(fā)電機名為“同位素溫差發(fā)電機”(以下簡稱RTG),發(fā)電量是過去的火星車的幾倍,滿足“好奇”號的用電需求。由于體積超過以往的火星車,“好奇”號能夠攜帶更為先進的載荷,讓安裝RTG成為一種可能。#p#分頁標(biāo)題#e#

  宇航局的“海盜”號35年前登陸火星,現(xiàn)在已經(jīng)沒有“生命跡象”。科學(xué)家希望攜帶更先進儀器的“好奇”號能夠上演更令人吃驚的發(fā)現(xiàn)。宇航局火星探索計劃負責(zé)人道格-麥克奎斯遜表示:“‘好奇’號是迄今為止登陸另一顆行星表面的體積最大且最為復(fù)雜的探測器。”在飛行近3.54億英里(約合5.69億公里)之后,“好奇”號于2012年8月6日在火星表面著陸。“好奇”號任務(wù)耗資 25億美元,其中一個首要任務(wù)是尋找科學(xué)家在火星空氣中探測到的甲烷。這輛火星車將在紅色星球跋涉大約98周,相當(dāng)于一個火星年。

 

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