激光动力漫游者将探索月球的黑暗阴影

夜盗鼠人

欧洲航天局在特内里费岛(Tenerife)进行夜间测试时看到的轻型漫游者自治测试床,旨在模拟月球极点的微光环境。信贷:费尔南多Gandia / GMV

穿透黑暗的激光可以为机器人探索太阳系最诱人的地方提供动力:月球两极周围永久阴影的环形山,据信那里富含水冰和其他有价值的物质。

欧洲航天局的“发现与准备”项目资助了一种激光系统的设计,使探测器在探索这些黑暗的陨石坑时,能够从15公里以外的地方提供电力。

在月球上纬度最高的地方,太阳一年四季都低悬在地平线上,投下长长的阴影,使那些沉没的火山口陷入永久的阴影中,时间跨度可能长达数十亿年。数据从美国国家航空航天局美国的月球勘测轨道飞行器、印度的月船1号和欧洲航天局的智能1号轨道飞行器显示,这些“永久阴影区域”富含氢,这有力地表明那里可以发现水冰。

月球南极的陨石坑

月球的黑暗和阴影区域吸引天文学家和平克·弗洛伊德的粉丝一样。我们月球的旋转轴倾角为1.5º,这意味着它的极地部分永远看不到阳光——例如某些陨石坑的底部,总是处于阴影中。欧洲航天局智能1号飞船上的高级月球成像实验在夏季拍摄的这张拼接图显示了横跨月球南极的一个坑洞密布的区域。它由大约40张在2005年12月至2006年3月间拍摄的独立图像组成,覆盖面积约为500 x 150公里。资料来源:ESA/SMART-1/AMIE相机团队;图像拼接:M. Ellouzi/B。元,CC BY-SA 3.0 IGO

除了具有科学价值外,这些冰对月球殖民者也很有价值,作为饮用水和呼吸氧气的来源,以及氢火箭燃料的来源。但要想确切知道,就需要深入这些黑暗的火山口并钻孔。

任何探测车都必须在没有太阳能的情况下探测阴暗的区域,同时还要应对与月球表面相当的温度冥王星在美国,气温低至零下240摄氏度,仅高于30摄氏度绝对零度

欧洲航天局机器人工程师米歇尔·范·温南达尔评论说:“这种情况下的标准建议是给漫游者安装核放射性同位素热电发电机。”“但这带来了复杂性、成本和温度管理的问题——探测器可能会变暖,以至于勘探和分析冰样本实际上变得不切实际。”

激光驱动月球车

欧洲航天局的菲利普,“行星上的高强度激光感应为漫游者提供动力”,该项目探索了通过安装在着陆器上的激光为漫游者提供动力,以探索月球上永久阴影的环形山,最远可达15公里。从漫游者反射到着陆器上的光也可以用于通信,通过一个调制后反射器引入信号脉冲。信贷:ESA /达芬奇

“作为一种替代方案,这项研究着眼于利用基于激光的电力系统,该系统的灵感来自地面激光实验,以保持无人机的动力,并连续飞行数小时。”

为期10个月的“菲利普”号探测器是由意大利莱昂纳多公司和罗马尼亚国家光电研究与发展研究所为欧洲航天局签订的合同,该合同名为“行星上的高强度激光感应驱动探测车”,提出了一个完整的激光驱动探测任务设计方案。

这包括为任务着陆器选择一个位置,在南极的杰拉什和沙克尔顿陨石坑之间一个几乎永久阳光照射的区域。这个着陆器将安装一个500瓦的太阳能红外激光器,当它进入阴影区域时,它将把激光对准一个250公斤的漫游者。

着陆地点和探索方案

菲利普计划的着陆点选在德杰拉什和沙克尔顿陨石坑之间的山脊上,图中是它的西部边缘。激光动力漫游者可在7.1公里、5.7公里和4.6公里内探测三个永久阴影区域。信贷:ESA /达芬奇

月球车将利用改良版的标准太阳能电池板将激光转化为电能,电池板两侧的光电二极管将激光锁定在厘米范围内精度

这项研究确定了将漫游者以相对平缓的10度斜坡向下移动的路线,同时使其保持在着陆器的直接视线范围内。激光束可以用作双向通信链路,在漫游者的第二个太阳能电池板上安装一个调制型后向反射器,将光脉冲信号反射回着陆器。

根据项目要求,欧洲航天局此前曾在类似月球的特内里费岛夜间进行实地测试,以模拟月球车在永久阴影下的操作。

米歇尔补充说:“随着菲利普号项目的完成,我们离用激光驱动探测车探索月球黑暗部分又近了一步。”我们正处于可以开始进行原型和测试的阶段,由欧洲航天局后续的技术项目进行。”

第一个发表评论关于“激光动力漫游者将探索月球的黑影”

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。