ความลึกลับในการขุดค้นด้านหลังดวงจันทร์ ฉางเอ๋อ 6 ได้ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ชนิดใด?

เมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม การปล่อยยานอวกาศฉางเอ๋อ 6 ประสบความสำเร็จ โดยถือเป็นการเดินทางกลับตัวอย่างดวงจันทร์ครั้งแรกของมนุษยชาติ
กำลังจะลงจอดบนหลังดวงจันทร์ในขั้วโลกใต้ - "การขุด" ลุ่มน้ำเอตเคน รวบรวมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ต่างๆ อายุของตัวอย่างดวงจันทร์ นำกลับมายังโลกเพื่อศึกษาเชิงลึก
ปัจจุบัน ฉางเอ๋อ 6 ได้เสร็จสิ้นขั้นตอนสำคัญของ "การเบรกใกล้ดวงจันทร์" (เช่น "การเบรกในอวกาศ") และเข้าสู่วงโคจรรอบดวงจันทร์ได้สำเร็จ
เป็นที่น่าสังเกตว่าเทคโนโลยีเลเซอร์มีบทบาทสำคัญในภารกิจนี้
ใช้เครื่องมือและเทคโนโลยีเลเซอร์อะไรบ้าง?
นอกเหนือจากเครื่องตรวจจับ (ประกอบด้วยอุปกรณ์แสงเลเซอร์หลักๆ หลายชิ้น) แล้ว ภารกิจฉางเอ๋อ 6 ยังบรรทุกน้ำหนักบรรทุกและโปรแกรมดาวเทียมจาก 4 ประเทศ รวมถึงเครื่องตรวจจับก๊าซเรดอนของฝรั่งเศส เครื่องตรวจจับไอออนลบของ ESA เครื่องสะท้อนแสงเชิงมุมด้วยเลเซอร์ของอิตาลี และลูกบาศก์ของปากีสถาน ดาว. หนึ่งในนั้นคือ MoonLIGHT ซึ่งเป็นตัวสะท้อนแสงแบบเลเซอร์ของ INFN ของอิตาลี ซึ่งสะดุดตาเป็นพิเศษ
(1) เครื่องสะท้อนแสงแบบเลเซอร์ MoonLIGHT ของ INFN จากอิตาลี
เครื่องสะท้อนมุมเลเซอร์ที่ฉางเอ๋อ 6 จะวางไว้บนหลังดวงจันทร์ ใช้เพื่อให้บริการนำทางที่แม่นยำสำหรับดาวเทียมที่โคจรรอบดวงจันทร์ แผ่นสะท้อนแสงคือ "MoonLIGHT" จาก INFN - สถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งชาติ ประเทศอิตาลี ซึ่งสามารถช่วยดาวเทียมคำนวณระยะทางที่แม่นยำและจับวงโคจรเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของการลงจอด
การกำหนดระยะด้วยเลเซอร์ (LR) เป็นเทคนิคที่ใช้สำหรับการวัดระยะห่างที่แม่นยำระหว่างสถานีภาคพื้นดินด้วยเลเซอร์และเป้าหมายแบบออปติคอล (Cube Corner Retroreflector, CCR)
ในช่วงต้นปี 1969 Apollo 11 ของสหรัฐได้วางเครื่องสะท้อนแสงเลเซอร์ตัวแรกบนดวงจันทร์เพื่อกำหนดระยะห่างระหว่างโลกและดวงจันทร์อย่างแม่นยำ ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้สามารถวัดระยะเลเซอร์ทางจันทรคติ (LLR) ได้ มีเพียงห้าประเทศในโลกรวมทั้งของเราด้วย ที่มีความสามารถทางเทคนิคในการวัดระยะห่างระหว่างโลกและดวงจันทร์อย่างแม่นยำด้วยเลเซอร์ ตามสถิติ มนุษยชาติได้วางตัวสะท้อนแสงเลเซอร์ทั้งหมดห้าตัวบนดวงจันทร์ในศตวรรษที่ผ่านมา
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สถานีภาคพื้นดินด้วยเลเซอร์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ แต่ก็ยังมีข้อจำกัดที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของดวงจันทร์และอื่นๆ เพื่อให้การวัด LLR แม่นยำยิ่งขึ้น โครงการ MoonLIGHT ซึ่งเป็นเครื่องมือเลเซอร์ทดสอบที่มีความแม่นยำสูงจึงได้รับการพัฒนา MoonLIGHT นำดีไซน์กะทัดรัดรุ่นใหม่มาใช้ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางพื้นผิวสะท้อนแสง 100 มม. ซึ่งปรับปรุงความแม่นยำในการวัดให้อยู่ภายในมิลลิเมตร ในอนาคต MoonLIGHT จะมี CCR ขนาดใหญ่เพียงจุดเดียวเพื่อลดผลกระทบของการสั่นสะเทือน
นอกเหนือจาก MoonLIGHT นี้ ในเดือนมกราคมปีนี้ United Launch Alliance (ULA) "Peregrine Falcon" ลงจอดบนดวงจันทร์ซึ่งบรรทุก Laser-Reflector Array (Laser-Reflecting Array เรียกว่า LRA) และ NASA Mars Exploration "The Laser- Reflecting Array (LRA) บนยานลงจอดบนดวงจันทร์ของ Falcon และ Laser-Reflecting Array (LaRA) ของโครงการสำรวจดาวอังคาร (MEP) ของ NASA ก็เป็นที่สนใจอย่างมากเช่นกัน
(2) เครื่องมือเลเซอร์และออปติคอลที่สำคัญหลายรายการของสถาบันเทคโนโลยีและฟิสิกส์เซี่ยงไฮ้ (SITP)
มีรายงานว่าเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมแร่จันทรคติ Chang'e 6 เครื่องกระตุ้นความไวด้วยเลเซอร์และการวัดความเร็ว และเครื่องวัดความไวด้วยการถ่ายภาพเลเซอร์สามมิติที่พัฒนาโดยสถาบันเทคโนโลยีและฟิสิกส์เซี่ยงไฮ้แห่ง Chinese Academy of Sciences ก็ถูกยกออกไปพร้อมกับโพรบด้วยเช่นกัน
ตามเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของสถาบันเทคโนโลยีและฟิสิกส์เซี่ยงไฮ้แห่ง Chinese Academy of Sciences:
- เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมแร่ทางจันทรคติเป็นหนึ่งในน้ำหนักบรรทุกของเครื่องตรวจจับ ซึ่งจะดำเนินการตรวจจับสเปกตรัมและวิเคราะห์การกระจายตัวขององค์ประกอบแร่ของพื้นที่ตัวอย่างที่ลงจอดบนพื้นผิวดวงจันทร์
- เซ็นเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์และความเร็ว ซึ่งจะให้ข้อมูลระยะทางและความเร็วในระยะไกลเมื่อโพรบลงบนพื้นผิวดวงจันทร์ ถือเป็นเครื่องจักรแบบสแตนด์อโลนที่สำคัญในระบบย่อย Attitude Control (GNC)
- เครื่องสร้างความไวต่อการรับรู้ด้วยภาพเลเซอร์ 3 มิติใช้วิธีการสแกนด้วยแสงเลเซอร์อย่างรวดเร็วเพื่อตรวจจับภูมิประเทศและธรณีสัณฐานวิทยาของพื้นผิวดวงจันทร์ ช่วยให้ผู้ลงจอดสามารถหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางได้แบบเรียลไทม์ และให้ภาพ 3 มิติที่แม่นยำของพื้นที่ลงจอดบนดวงจันทร์เมื่อยานสำรวจลอยอยู่
ในศตวรรษที่ 21 เมื่อจีนเปิดตัวโครงการสำรวจดวงจันทร์ฉางเอ๋อ แนวคิดในการใช้เลเซอร์ในการวัดภูมิประเทศของพื้นผิวดวงจันทร์ในสามมิติก็ถูกหยิบยกขึ้นมา สถาบันเทคโนโลยีเซี่ยงไฮ้เชี่ยวชาญด้านฟิสิกส์อินฟราเรดและการวิจัยเทคโนโลยีออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ศตวรรษที่ผ่านมาในแพลตฟอร์มทางอากาศเพื่อตระหนักถึงเลเซอร์เป็นวิธีการวัดสามมิติของพื้นผิว จาก "Chang'e I" เริ่มต้นขึ้น การพัฒนาโหลดโฟโตอิเล็กทริคที่ใช้งานในพื้นที่ ทีมเริ่มถ่ายโอนไปยังภารกิจอวกาศ เมื่อสมาชิกจำนวนมากถูกสร้างเป็นเทคโนโลยีสเปกโทรสโกปีเหมือนแหล่งกำเนิด
นอกจากนี้ สถาบันเทคโนโลยีซิลิเกตเซี่ยงไฮ้ แห่ง Chinese Academy of Sciences ยังได้พัฒนาชุด "สกินมหัศจรรย์" และวัสดุหลักสำหรับ "เด็กหญิงทั้ง 6 คน" ที่ดึงดูดความสนใจเช่นกัน ซึ่งรวมถึงผลึกเทลลูเรียมไดออกไซด์สำหรับสเปกโตรมิเตอร์การถ่ายภาพอินฟราเรดของ รถแลนด์โรเวอร์ Chang'e 6 และสารเคลือบควบคุมความร้อนสำหรับเครื่องตรวจจับ ในสเปกโตรมิเตอร์การถ่ายภาพอินฟราเรดของยานสำรวจดวงจันทร์ Chang'e 6 ผลึกเทลลูเรียมไดออกไซด์ขนาดใหญ่เป็นวัสดุสำคัญในการทำให้เกิดขอบเขตการมองเห็นที่กว้าง ความละเอียดเชิงพื้นที่และสเปกตรัมสูง ตลอดจนผลึกเทลลูเรียมไดออกไซด์ขนาดใหญ่ที่มีลักษณะอะคูสติกออปติกที่ยอดเยี่ยม ได้รับรองว่าเนื้อหาสำคัญนี้จะเสร็จสมบูรณ์ตามกำหนดเวลา
Chang'e 6 จะสร้างสิ่งมหัศจรรย์อะไรในครั้งนี้?
ความสำเร็จในการปล่อยยานสำรวจฉางเอ๋อ 6 ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญอีกประการหนึ่งในอุตสาหกรรมอวกาศของจีน!
หลังจากปล่อยสู่วงโคจรแล้ว "ซิกซ์เกิร์ล" จะดำเนินการบินตามแผนที่วางไว้ประมาณ 53 วัน โดยในระหว่างนั้นจะผ่านขั้นตอนของการเคลื่อนตัวของดวงจันทร์โลก การเบรกใกล้ดวงจันทร์ การเดินเรือรอบโลก การลงจอดและการลงจอด การทำงานพื้นผิวดวงจันทร์ การขึ้นสู่พื้นผิวดวงจันทร์ การนัดพบและการเทียบท่า และการถ่ายโอนตัวอย่าง การเดินเรือและการรอคอย การถ่ายโอนระหว่างโลกกับดวงจันทร์ และการกลับเข้ามาใหม่และการกู้คืน
การสุ่มตัวอย่างด้านหลังของดวงจันทร์ถือเป็นปาฏิหาริย์ในตัวมันเอง ภูมิประเทศทางด้านหลังของดวงจันทร์มีความขรุขระมากกว่าด้านหน้า ซึ่งทำให้การลงจอดบนด้านหลังดวงจันทร์ทำได้ยาก และความยากลำบากนี้ยังขยายใหญ่ขึ้นที่ด้านหลังดวงจันทร์ด้วยปัญหาการสื่อสารระหว่างโลกกับดวงจันทร์
บางทีความยากลำบากที่ใหญ่ที่สุดอยู่ที่การเทียบท่าที่แม่นยำ: การรวมกันระหว่างลงจอดและขึ้นสู่อวกาศจะต้องถูกเทียบชิดกับการรวมตัวของยานสำรวจและกลับยานอวกาศ ซึ่งมีโอกาสที่จะหมุนไปด้านหน้าดวงจันทร์ในวงโคจรรอบดวงจันทร์ ซึ่งจะทำให้สถานีภาคพื้นดินสามารถ วัดวิถีและสื่อสารกับมัน แต่อันแรกไม่ได้รับการสนับสนุนจากสถานีภาคพื้นดินใด ๆ บนพื้นผิวดวงจันทร์และสามารถสื่อสารกับ Magpie Bridge 2 ได้เท่านั้น
อุณหภูมิที่แตกต่างกันหลายร้อยองศาระหว่างกลางวันและกลางคืนบนดวงจันทร์ยังนำมาซึ่งการทดสอบการทำงานปกติของเครื่องมือต่างๆ อีกด้วย ด้วยเหตุนี้ สถาบันซิลิเกตแห่งเซี่ยงไฮ้จึงได้พัฒนาสารเคลือบควบคุมอุณหภูมิอนินทรีย์มากกว่า 10 ชนิด และ "สารเคลือบควบคุมอุณหภูมิ" เหล่านี้ใช้สำหรับกลไกกล้องพาโนรามา แลนเดอร์ กระบอกสูบป้องกันเครื่องยนต์ ตัวเก็บอุณหภูมิกลางคืนบนดวงจันทร์ของแลนเดอร์ การชี้ด้วยเลเซอร์ อุปกรณ์ กลไกการเชื่อมต่อ และอื่นๆ
นอกจากนี้ จีนยังอยู่ในกระบวนการของงานเหล่านี้ เพื่อสุ่มตัวอย่างการส่งคืน แต่ยังเพื่อสร้างปาฏิหาริย์ทางเทคโนโลยีด้วย - Chang'e VI ต้องมีความแม่นยำในการทำงานที่ดี "ไป ใต้ บน ถอยหลัง เป็น "ห้าการกระทำ แต่ละการกระทำจะต้องไม่ปรากฏข้อผิดพลาดใด ๆ
ในปีนี้ จีนจะเดินหน้าระยะที่สี่ของโครงการสำรวจดวงจันทร์ ซึ่งมีแผนที่จะรวมฉางเอ๋อ-6 ฉางเอ๋อ-7 ด้วย (ค้นหาหลักฐานของการมีอยู่ของน้ำบน ดวงจันทร์) และภารกิจฉางเอ๋อ-8 (ประเภทพื้นฐานสำหรับการก่อตั้งสถานีวิจัยดวงจันทร์นานาชาติ) ยังมีปัญหาด้านเทคนิคอีกมากมายที่ต้องเอาชนะก่อนที่สถานีวิจัยทางวิทยาศาสตร์จะเสร็จสมบูรณ์