2010年10月1日,由上海光机所参与研制的嫦娥二号卫星有效载荷“激光高度计”搭载长征三号丙运载火箭飞向月球,等待完成光荣的科学使命。
嫦娥二号激光高度计主要用于探测获取月球表面三维影像。上海光机所负责研制的嫦娥二号激光高度计激光器的成功运行,将作为本次卫星发射圆满成功标志之一“月球虹湾地区成像”的重要标志和前提。这既体现了我国自主研制的激光载荷作用已得到充分验证和信任,也将是实现我国空间激光器业务化运行的起点。
嫦娥二号激光高度计激光器是在嫦娥一号卫星正样备份件激光器的基础上,进行适应性改造后研制完成。研制任务从2008年4月论证开始,于2009年6月正式交付总体。本次研制的空间激光器在性能上较嫦娥一号激光器有两大提升。第一,激光器频率更高。本次研制的嫦娥二号激光器的重复频率由1Hz提高到5Hz,这样对月面的测量密度将更高;第二,激光器发散角更小。嫦娥二号激光器发散角小于0.4 mrad,这样将使得测点的精度更高。这两项措施的改进,可使嫦娥二号卫星获得更为清晰的月球表面三维影像。
嫦娥一号激光高度计于2007年10月24日发射成功,在轨运行一年,圆满完成各项科学探测任务。由于一期任务的优良表现,本次嫦娥二号激光高度计将在完成原有科学探测任务的同时,辅助CCD相机对月球备选着陆区进行15公里高分辨率成像,最终将用于着陆点初选。
激光高度计指利用激光测量卫星距地面高度的仪器。激光高度计的主要工作方式是利用计算发射和接收到激光的时间差来进行距离的测量。它以其高精确度、高分辨率和很好的独立性而得到科学家和工程师们的青睐,并被广泛地应用于遥感、航空航天等领域。
激光高度计简介
这个激光高度计外型小巧、质量轻盈,在距月球表面200公里的轨道上,测量地形精度达到5米,堪称“小身材、大能量”。上海技术物理研究所所长王建宇研究员说,届时“嫦娥一号”卫星还将拍摄月球平面图,加上相关“身高指标”后,所有数据通过地面应用系统处理,就可获得一张月球表面三维“立体照片”。 月球表面主要有两种地形,一种是由凝固熔岩构成的盆地,科学家称之为“月海”,其中最大的一个面积达500万平方公里;另一种是星罗棋布、重重叠叠的环形山。此次上海科学家历时两年研制出的激光高度计初样,便肩负对这些地形的“测高”任务。
激光高度计将跟随“嫦娥一号”卫星升空。“嫦娥一号”是中国第一颗绕月探测卫星,预计在2007年前发射。其探测目标包括获取月球表面三维立体影像、分析月球表面有用元素含量及物质类型分布特点,探测月球土壤厚度,观测地球到月球间的空间环境等。
编辑本段用途
激光高度计可被安装于飞机、卫星等测试平台上。它主要由激光发射模块、激光接收模块和数据处理模块三部分组成。激光发射模块发射出的激光首先被打到地面、洋面上的冰块等探测目标上,然后被目标反射回飞机或卫星等测试平台上。激光接收模块接收到反射回来的光信号,并把它转换成为电信号。数据处理模块会精确地测量出从激光发射到激光高度计接收到激光的时间,而这段时间就是激光在大气中的传输时间,在这段时间内,激光行走的路程是高度计与探测目标间距离的两倍。
根据光在空气中的传播速度,可以计算出这个距离的大小。再根据激光高度计的空中高度,就可以最终得到探测目标的海拔高度。由于激光束具有较小的发散角,因此激光束打在目标上会形成较小的光斑直径,这使得激光高度计有很好的水平分辨率。如果我们高密度地获得探测点,就能够得到较精密的探测区域的地形图。
美国科学家们在第一代和第二代火星探测器上都采用了这种激光高度计来获得火星表面的地形分布图。下图是高度计在火星赤道上空测量获得的火星表面地形图。科学家们采用不同的颜色来标定不同的高度,火星表面的地貌就简洁形象地展现在我们面前。这无疑为人类探索宇宙提供了强有力的武器,也为火星探测器选定最佳着陆地点提供了有价值的资料。
5月17日至19日,由中国雷达行业协会、中国电子科技集团有限公司、中国电子信息产业集团有限公司共同主办的2025第十一届世界雷达博览会在合肥滨湖国际会展中心举办,诸多雷达....
05-19