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红外成像光谱仪为嫦娥四号探测与研究保驾护航

编辑:本站编辑 点击: 来源:科学网 发布时间:2019年01月15日

“嫦娥四号探测器拟着陆于月球背面的艾特肯盆地,在多台科学有效载荷中,红外成像光谱仪是唯一一台服务于月球矿物组成探测与研究的科学仪器,将获取毫米级空间分辨率的月壤高光谱图像及红外光谱数据。” 中科院上海技术物理研究所红外成像光谱仪副主任设计师徐睿说起有效载荷红外成像光谱仪如数家珍。

嫦娥四号红外成像光谱仪(来源:中科院上海技术物理研究所)

嫦娥四号红外成像光谱仪是由中科院上海技术物理研究所研制的一台能够感知人眼无法察觉的红外光谱的成像探测设备,其安装在月球车正前方,就像一只敏锐的眼睛,将仔细察看月面的矿物组成。

徐睿进一步解释说,红外成像光谱仪光谱范围0.45 ~ 2.40微米,光谱分辨率2 ~12纳米,具备在轨定标及防尘功能,能适应-20~+55ºC工作以及-50~+70ºC存储的温度环境,重量小于6公斤,是一台高性能、轻小型、高集成的仪器。

红外成像光谱仪采用新型分光技术——射频驱动声光可调滤光技术,新型电机——超声电机,两者均由嫦娥三号红外成像光谱仪实现在轨首次应用。相对于嫦娥三号,在经历了多年的技术积累后,通过内部软件不断迭代,当前单次获取月表光谱信息的时间周期缩短了一半,探测效能与定量化水平均得到了提高,从而更好地为月球化学演变研究的科学家服务。

“在巡视器与着陆器分离后,红外成像光谱仪择机工作。” 中科院上海技术物理研究所红外成像光谱仪主任设计师李春来告诉《中国科学报》记者,依靠巡视器的移动能力,到达指定科学考察点时,红外成像光谱仪对月球车前方0.7m的月表进行精细光谱信息获取,为月面巡视区矿物组成分析提供科学探测数据。

据介绍,红外成像光谱仪由可见近红外的成像光谱仪、短波红外光谱仪及定标防尘组件高度集成而成,具体包括声光调制分光光学系统、超声驱动定标防尘隔热一体化组件、轻型复合结构、数据获取及处理模块,主控系统等。其中定标防尘组件对于红外成像光谱仪就如同相机的镜头盖,在光谱仪不工作的时候,它自动关闭,在对系统隔热保温的同时,保护光学不被月尘污染。需要月面探测时,定标防尘板全部打开,获取月表的光谱图谱科学数据;而定标模式则是将定标防尘板开启至水平位置,以太阳作为定标源,监控仪器状态。

事实上,上海技术物理研究所在嫦娥四号红外成像光谱仪任务立项之初,基于嫦娥三号的设计与在轨数据成果情况,就提出了保持接口与硬件设计沿用,软件优化升级的产品研制技术路线,尽可能的利用近年来声光调制光谱探测研究的技术积累,提升嫦娥四号产品的在轨探测能力。李春来带领研制团队,严谨了落实每一步优化的技术状态,将飞行件产品性能调整至最佳。

而承担光谱仪的系统定标工作的徐睿表示,光谱仪的研制过程就好比生产了一把“尺子”,而定标则是为“尺子”刻上精确的刻度,这样产品才能为科学家所用。

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