九天揽月,激光引航
月球依然神秘,尤其是它“暗”不可测的背面。
5月3日,嫦娥六号成功发射,踏上人类首次月背采样返回之旅。它即将在月球背面的南极-艾特肯盆地登陆“挖土”,采集不同地域、年龄的月球样品,带回地球进行深入研究。
目前,嫦娥六号已顺利完成“近月制动”(即“太空刹车”)的关键步骤,成功进入环月轨道飞行。值得一提的是,激光技术在此次任务中,扮演了至关重要的角色。
(一)用上了哪些激光仪器和技术?
嫦娥六号任务除了探测器(含多个关键激光光学仪器)本身之外,还搭载了法国的氡气探测仪、欧空局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个国家的载荷和卫星项目。其中,意大利INFNINFN ((Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Frascati(Rome Italy)的激光角反射镜MoonLIGHT尤为引人注目。
意大利INFN激光角反射镜MoonLIGHT
嫦娥六号将在月球背面放置的激光角反射器,用于为环绕月球的卫星提供精准导航服务。该反射器是来自意大利INFN-国家核物理研究所的“MoonLIGHT”,可帮助卫星计算精准距离和把握轨道,提高降落着陆的精准度。
(图片来源:INFN)
激光测距(LR)是一种用于在激光地面站和光学目标(Cube Corner Retroreflector, CCR)之间进行精确距离测量的技术。
早在1969年,美国的阿波罗11号就往月球上放置了第一个激光反射器,精准测定地月距离。由此,实现月球激光测距(LLR)测量成为了可能。包括我国在内,全世界仅有五个国家具备激光精准测量地月距离的技术能力。据统计,上个世纪人类一共往月球上放置了五个激光反射器。
近年来,激光地面站有了显著的改进,但仍存在月球振动等带来的限制。为了实现更精确的LLR测量,高精度测试激光仪器MoonLIGHT项目应运而生。MoonLIGHT采用了新一代紧凑设计,反射面直径为100毫米,测量精度可提高到毫米以内。在未来,使用MoonLIGHT,将会有一个单一的大型CCR,以最大限度地减少振动的影响。
除了此次的MoonLIGHT,今年1月美国联合发射联盟(ULA)“游隼号”月球着陆器搭载的激光反向反射器阵列(Laser-Reflecting Array,简称LRA),以及NASA火星探测“毅力号”的激光反射镜阵列LaRA也非常受关注。
Laser-Reflecting Array(图片来源:ULA)