Tajemnica kopania z tyłu Księżyca, Chang'e 6 użyła jakiej technologii laserowej?

3 maja Chang'e 6 została pomyślnie wystrzelona, ​​rozpoczynając pierwszą w historii ludzkości podróż powrotną w celu pobrania próbek zza Księżyca.
Za chwilę wyląduje na tylnej części Księżyca na biegunie południowym – w Basenie Aitken „kopie się”, pobierając próbki z różnych obszarów geograficznych, badając wiek próbek Księżyca, przywożono na Ziemię w celu dogłębnych badań.
Obecnie Chang'e 6 pomyślnie ukończyła kluczowy etap „hamowania w pobliżu Księżyca” (tj. „hamowania w przestrzeni kosmicznej”) i pomyślnie weszła na orbitę okołoksiężycową.
Warto wspomnieć, że technologia laserowa odegrała kluczową rolę w tej misji.
Jakie instrumenty i technologie laserowe zastosowano?
Oprócz samego detektora (zawierającego kilka kluczowych laserowych instrumentów optycznych), misja Chang'e 6 przeniosła także ładunki i programy satelitarne z czterech krajów, w tym francuski detektor gazu radonowego, detektor jonów ujemnych ESA, włoski Laser Angular Reflector i pakistańską kostkę Cube. Gwiazda. Wśród nich wzrok szczególnie przyciąga MoonLIGHT, laserowy reflektor narożny włoskiej firmy INFN.
(1) Laserowy reflektor kątowy MoonLIGHT firmy INFN we Włoszech
Laserowy reflektor narożny, który Chang'e 6 umieści na tylnej części Księżyca, służy do zapewniania precyzyjnych usług nawigacyjnych dla satelitów krążących wokół Księżyca. Reflektorem jest „MoonLIGHT” firmy INFN – Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej we Włoszech, który może pomóc satelitom w obliczaniu dokładnych odległości i uchwyceniu orbit, aby poprawić dokładność lądowania.
Dalmierz laserowy (LR) to technika stosowana do precyzyjnego pomiaru odległości między naziemną stacją laserową a celem optycznym (Cube Corner Retroreflector, CCR).
Już w 1969 roku amerykański statek Apollo 11 umieścił na Księżycu pierwszy reflektor laserowy, który umożliwiał dokładne określenie odległości między Ziemią a Księżycem. Dzięki temu możliwa stała się realizacja pomiarów laserowego pomiaru odległości księżycowej (LLR). Tylko pięć krajów na świecie, w tym nasz, ma techniczne możliwości dokładnego pomiaru odległości między Ziemią a Księżycem za pomocą lasera. Według statystyk w ubiegłym stuleciu ludzkość umieściła na Księżycu łącznie pięć reflektorów laserowych.
W ostatnich latach laserowe stacje naziemne znacznie się poprawiły, ale nadal istnieją ograniczenia narzucone przez wibracje Księżyca i tak dalej. Aby uzyskać dokładniejsze pomiary LLR, opracowano projekt MoonLIGHT – laserowy instrument o wysokiej precyzji. MoonLIGHT to nowa generacja kompaktowej konstrukcji o średnicy powierzchni odbijającej wynoszącej 100 mm, co poprawia dokładność pomiaru z dokładnością do milimetrów. W przyszłości w MoonLIGHT dostępny będzie pojedynczy duży CCR, który minimalizuje skutki wibracji.
Oprócz tego MoonLIGHT, w styczniu tego roku lądownik księżycowy „Peregrine Falcon” należący do United Launch Alliance (ULA) przewożący układ laserowych reflektorów (Laser-Reflecting Array, określany jako LRA) oraz NASA Mars Exploration „Laser- Dużym zainteresowaniem cieszą się także układ odbijający (LRA) znajdujący się na pokładzie lądownika księżycowego Falcon oraz układ odbijający laser (LaRA) należący do programu eksploracji Marsa (MEP) NASA.
(2) Kilka kluczowych instrumentów laserowych i optycznych Szanghajskiego Instytutu Technologii i Fizyki (SITP)
Doniesiono, że księżycowy analizator widma minerałów Chang'e 6, laserowy czujnik pomiaru odległości i prędkościomierza oraz laserowy sensybilizator do trójwymiarowego obrazowania opracowane przez Szanghajski Instytut Technologii i Fizyki Chińskiej Akademii Nauk również wystartowały wraz z sondą.
Według oficjalnej strony internetowej Szanghajskiego Instytutu Technologii i Fizyki Chińskiej Akademii Nauk:
- Lunar Mineral Spectrum Analyzer to jeden z modułów detektora, który będzie przeprowadzał detekcję widmową i analizował rozkład składu mineralnego obszaru pobierania próbek do lądowania na powierzchni Księżyca;
- Laserowy czujnik odległości i prędkościomierza, który będzie dostarczał informacji o odległości i prędkości dalekiego zasięgu, gdy sonda wyląduje na powierzchni Księżyca, jest ważnym, samodzielnym urządzeniem w podsystemie kontroli położenia (GNC);
- Laserowy sensybilizator obrazowania 3D wykorzystuje środki szybkiego skanowania laserowego do wykrywania topografii i geomorfologii powierzchni Księżyca, umożliwiając lądownikowi unikanie przeszkód w czasie rzeczywistym i dostarczając dokładnych obrazów 3D obszaru lądowania na Księżycu, gdy sonda unosi się w powietrzu.
W XXI wieku, kiedy Chiny rozpoczęły projekt eksploracji Księżyca Chang'e, wysunięto pomysł wykorzystania laserów do pomiaru topografii powierzchni Księżyca w trzech wymiarach. Shanghai Institute of Technology specjalizuje się w fizyce podczerwieni i badaniach technologii optoelektronicznej, w ostatnim stuleciu na platformie powietrznej w celu realizacji lasera jako środka trójwymiarowych pomiarów powierzchni, od „Chang'e I” rozpoczął się rozwój aktywnego ładunku fotoelektrycznego w przestrzeni kosmicznej zespół zaczął przenosić się na misję kosmiczną, kiedy wielu członków zostało przekształconych w technologię spektroskopową, taką jak Origin.
Ponadto Szanghajski Instytut Technologii Krzemianowej Chińskiej Akademii Nauk opracował serię „magicznych skór” i kluczowych materiałów dla „sześciu dziewcząt”, które również przyciągnęły uwagę, w tym kryształy dwutlenku telluru do spektrometru obrazowania w podczerwieni Łazik księżycowy Chang'e 6 i powłoki termoizolacyjne dla detektora. W spektrometrze obrazującym w podczerwieni łazika księżycowego Chang'e 6 wielkowymiarowe kryształy dwutlenku telluru są kluczowymi materiałami umożliwiającymi uzyskanie dużego pola widzenia, wysokiej rozdzielczości przestrzennej i widmowej, a wielkogabarytowe kryształy dwutlenku telluru mają doskonałe właściwości akustooptyczne zapewniły terminowe ukończenie tego kluczowego materiału.
Jakie cuda stworzy tym razem Chang'e 6?
Pomyślny wystrzelenie sondy Chang'e 6 oznacza kolejny ważny przełom w chińskim przemyśle kosmicznym!
Po wystrzeleniu na orbitę „Six Girls” wykona zgodnie z planem lot trwający około 53 dni, podczas którego przejdzie przez fazy transferu Ziemia-Księżyc, hamowania w pobliżu Księżyca, opłynięcie, lądowanie i opadanie, prace na powierzchni Księżyca , wejście na powierzchnię Księżyca, spotkanie i dokowanie oraz transfer próbek, opłynięcie i oczekiwanie, transfer Księżyc-Ziemia oraz ponowne wejście i powrót.
Pobranie próbek z tylnej strony Księżyca jest cudem samym w sobie. Teren na tylnej stronie Księżyca jest bardziej nierówny niż na przedniej stronie, co utrudnia lądowanie na tylnej stronie Księżyca, a trudność tę dodatkowo potęguje problem komunikacji Ziemia-Księżyc z tyłu Księżyca.
Być może największa trudność polega na precyzyjnym dokowaniu: kombinacja lądownika i statku wznoszącego musi być zadokowana wraz z kombinacją orbitera i statku powracającego, która ma możliwość skierowania się do przodu Księżyca po orbicie okołoksiężycowej, umożliwiając stacji naziemnej mierzy trajektorię i komunikuje się z nią, przy czym ten pierwszy nie ma wsparcia żadnej stacji naziemnej na powierzchni Księżyca i może komunikować się jedynie z Magpie Bridge 2.
Kilkusetstopniowa różnica temperatur pomiędzy dniem i nocą na Księżycu jest także wielkim sprawdzianem dla normalnej pracy różnych instrumentów. Z tego powodu Szanghajski Instytut Krzemianów opracował ponad 10 rodzajów nieorganicznych powłok kontrolujących temperaturę, a te „powłoki kontrolujące temperaturę” są stosowane w mechanizmie kamery panoramicznej, lądowniku, cylindrze ochronnym silnika, księżycowym kolektorze nocnej temperatury lądownika, wskaźnikach laserowych urządzenie, mechanizm dokujący i tak dalej.
Ponadto Chiny również będą w trakcie tych zadań, aby pobrać próbkę zwrotu, ale także stworzyć cud technologiczny - Chang'e VI musi być dokładny, aby dobrze wykonać swoją robotę „zejść, pod, z powrotem, na pięć akcji, przy każdej akcji nie może pojawić się żaden błąd.
W tym roku Chiny będą kontynuować czwartą fazę projektu eksploracji Księżyca, który ma obejmować Chang'e-6, Chang'e-7 (poszukiwanie dowodów na istnienie wody na Księżyc) i Chang'e-8 (podstawowy typ tworzenia międzynarodowej stacji badawczej na Księżycu). Zanim stacja naukowo-badawcza zostanie w pełni ukończona, należy pokonać jeszcze wiele trudności technicznych.