标签: 光谱仪

冥王星的笑脸这几天在朋友圈刷屏了，这是美国宇航局2006年发射的最先进地深空探测任务，整个太阳系内最神秘的冥王星(目前没有一个人类航天器到达过)被“新视野”号掠过。 小编除去对冥王星的好奇，对这架重达 470kg的“新视野”号也是兴趣满满。据称，这项任务耗资保守估计5.5亿美元，对于这么一堆钱本来是没概念的，但是联想到紫光对美光230亿美金的报价，不禁想吐槽：紫光这么有钱能不能买一辆“新视野”号，收购美光的报价都够去冥王星4趟了。 了解“新视野”号各主体构成 “新视野”号的预计寿命到至2038年，它的最大尺寸为：2.7m*2.1m*0.7m；质量为478kg。其中肼类推进剂77kg，Pu-238核燃料11kg，仪器总重30kg；主体框架为铝制蜂窝结构。 看图仔细了解下各主体情况：新视野号装备的是Mongoose-V处理器，12MHz频率，MIPS RISC指令集，固态硬盘8G(小编注：开始时怀疑处理器频率与硬盘容量的数据有误，为此小编专门去查阅了一下NASA的英文原文，再百思不得其解的时候突然想到：这是9年前的科技水平啊，于是恍然大悟)。 所携带的设备包括： Ralph: 光学/红外成像+光谱仪，重10.3kg，功耗6.3W。 简单的说就是一个复杂的、多光谱的小焦距照相机，有3个黑白CCD成像设备和4个彩色CCD成像设备提供可见光的成像，也就是我们所看到的近距离掠过时的照片的来源。 另有红外成像提供热分布图，光谱仪提供成分分析图。 Alice: 紫外光谱仪，重4.5kg，功耗4.4W。 Alice有两种模式，一种是测量空间中释放的紫外线，另一种是测量空间所能吸收的太阳及其他光源发射的紫外线含量，通过测定这些来分析天体以及大气的成分和构成。 这次是从Rosetta彗星探测器的UV光谱仪改进的，用于针对像冥王星这样背景是暗色的行星的分析。通常这类对新天体的探测都会携带多台不同频段的光谱仪。 REX: "Radio Science EXperiment"，重100g，功耗2.1W。 REX 安装在抛物面天线内,通过接收地球DSN深空探测网络发来的X波段无线电波信号经过冥王星周边大气带来的影响来测定空间存在的物质以及空间的温度。 通常的深空探测器是不断向地球传送信息的，这一次，为了REX的运行，地面的DSN网络开始大量的向新视野号发送无线电波。这一在无线电波频段的电磁波谱分析在 深空探测中尚属首次。 REX装备有一台高精度振荡器和被动辐射计，大致是测量发出信号的多普勒频移。并且可以精确测量冥王星的直径和质量。 LORRI: 「Long Range Reconnaissance Imager」 ，重8.8kg，功耗5.8W。 望远镜式的照相机，超大孔径！"是208mm" 超高分辨率！如上图。 LORRI和Ralph构成了新视野号两只眼睛，一只近视，一只远视。 SWAP: "Solar Wind Around Pluto" ，重3.3kg，功耗2.3W。 太阳风及空间粒子质谱仪，用于计量各处的太阳风「实则就是太阳辐射的高能粒子了，作用范围十分远，可以到达奥尔特云」的分布和空间粒子的成分，并观测太阳风和冥王星大气粒子之间的相互作用。 PEPSSI : 「Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation」重1.5kg，功耗2.5W。 一台6cm口径的望远镜、两台从近红外到紫外的光谱仪，用于分析高能粒子的成分和其逃逸天体大气的密度。 此前，大家预计由于冥王星的引力很小，会有大量的大气物质逃逸出冥王星。这些物质在吸收紫外线的能量后会被电离，一旦被电离，太阳风就可以将这些电离物一起带到更远的地方。因此，SWAP和PEPSSI就负责探测这一过程的详细信息。 SDC : : "Student Dust Counter" ，重1.9kg，功耗5W。 由科罗拉多大学的学生们设计，计量新视野号一路上所碰撞的空间灰尘。NASA曾经做过一个深空探测器叫Stardust，就是专门用于搜集星际尘埃和彗星尾尘，并以第二宇宙速度再入返回的。 图中还有一些未标识的区域，另一个图标识的更详细一些： SDC和LORRI之间还有一个测星的装置Star Trackers，该测星的装置装载有约3000颗恒星的天经坐标，用于自身的定位，因此，新视野号有总计16个推进器，用于姿态调整和控制，其中4个的推力为4.4N，剩余12个的推力为0.8N。 新视野号所携带的推进剂为肼类，携带有77kg； 那口锅，就是REX所在位置处，就是抛物面天线，并且有高增益天线，30cm直径的中增益天线和低增益天线各一个，X波段。 以高增益天线为主，低增益天线只用于在离地球比较近的时候。但高增益天线的波束宽度仅0.3度，而中增益天线的波束宽度为14度，因此两者相互补充，用于与地面的DSN网络进行通信。 尽管探测器上的锅的直径只有2.1m，地面必须有3口70m直径的抛物面天线用于收发，通信速率在木星时是38kbps，在冥王星时是1kbps； 【 分页导航 】 • 第1页： 了解“新视野”号各主体构成 • 第2页： “新视野”号上的能量来源？ • 第3页： 看看“新视野”号的飞行路线 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 “新视野”号上的能量来源？ 最上面的类似水轮的东西就是新视野号的能量来源——RTG核电池装置，该核电池装载有11kg的Pu-238，在冥王星飞越时，即9年后，能提供 30V，200W左右的电能，而其最初功率，即最大功率为240W；下图为RTG的解剖图，这些燃料被分割在了18个舱室里，为了确保安全： 在核电池和探测器主体之间还有一个热保护盾，核电池产生的温度可以用于为探测器提供合适的温度，美中不足的是温度又太高了。 这种电池利用的是放射性同位素衰变产生的热能来发电，通常使用Seeback效应，即第一热电效应，指由于两种不同导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在选取合适的半衰期的同位素源之后能实现长时间供电的 能力，而且因为衰变，核电池所能提供的能量越来越少。 但是，目前核电池的能量转换率极低，目前都低于10%，低于太阳能电池的转换效率。 【 分页导航 】 • 第1页： 了解“新视野”号各主体构成 • 第2页： “新视野”号上的能量来源？ • 第3页： 看看“新视野”号的飞行路线 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 看看“新视野”号的飞行路线 新视野号于2006年1月19日在肯尼迪宇航中心发射升空，运载火箭为洛马 Atlas V，其16.5km/s的速度是有史以来最快的人造逃逸地球的速度。 2007年2月~3月，新视野号抵近木星，观测+引力加速，从10km/s提升到14km/s。 有关引力助推的原理，其基本原理是动量守恒，即可以加速，又可以减速。 而飞离木星后，新视野号开启休眠模式，只保留主要的如测星等功能的正常使用，从而延长寿命，并降低地面DSN深空探测网络的负担。 随后在飞越前六个月开始观测冥王星，来最终确定自己的路径，避免与未发现的卫星或者环有亲密接触；并于2015年7月14日以13km/s速度，最近距离12500km飞越冥王星。 离开冥王星后，接下来的16个月里，新视野号将继续开足马力，在柯依伯带进行探测和其他偶遇天体的抵近工作。而直到快要离开冥王星了，NASA才会决定下一个目标是哪，毕竟柯依伯带的天体太小了，借助新视野号的LORRI进行观测更合适一些。 随后新视野号将继续探索柯依伯带，大约2020年前后，在快要离开柯依伯带的时候"50AU"，能量几乎不足，距离也太远，渐渐难以联系。但新视野号会继续往外走。 【 分页导航 】 • 第1页： 了解“新视野”号各主体构成 • 第2页： “新视野”号上的能量来源？ • 第3页： 看看“新视野”号的飞行路线 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载