لغز الحفر في الجزء الخلفي من القمر، ما هي تقنية الليزر التي استخدمتها Chang'e 6؟

في 3 مايو، تم إطلاق تشانغ آه 6 بنجاح، للبدء في أول رحلة عودة للبشرية لأخذ عينات من سطح القمر.
إنه على وشك الهبوط على الجزء الخلفي من القمر في القطب الجنوبي - "حفر حوض أيتكين"، جمع عينات من المناطق الجغرافية المختلفة، وعمر القمر، وإعادتها إلى الأرض لإجراء دراسة متعمقة.
في الوقت الحاضر، أكملت Chang'e 6 بنجاح الخطوة الرئيسية المتمثلة في "الكبح بالقرب من القمر" (أي "الكبح الفضائي") ودخلت بنجاح مدار حول القمر.
ومن الجدير بالذكر أن تقنية الليزر لعبت دورًا حاسمًا في هذه المهمة.
ما هي أدوات وتقنيات الليزر المستخدمة؟
بالإضافة إلى الكاشف (الذي يحتوي على العديد من أدوات الليزر الضوئية الرئيسية) نفسه، حملت مهمة Chang'e 6 أيضًا حمولات وبرامج أقمار صناعية من أربع دول، بما في ذلك كاشف غاز الرادون الفرنسي، وكاشف الأيونات السالبة التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وعاكس الليزر الزاوي الإيطالي، والمكعب الباكستاني. نجمة. من بينها، MoonLIGHT، عاكس زاوية الليزر الخاص بشركة INFN الإيطالية، ملفت للنظر بشكل خاص.
(1) ضوء القمر العاكس للزاوية الليزرية من INFN في إيطاليا
يتم استخدام عاكس زاوية الليزر الذي سيضعه Chang'e 6 على الجزء الخلفي من القمر لتوفير خدمات ملاحية دقيقة للأقمار الصناعية التي تدور حول القمر. والعاكس هو "MoonLIGHT" من INFN - المعهد الوطني للفيزياء النووية بإيطاليا، والذي يمكنه مساعدة الأقمار الصناعية في حساب المسافات الدقيقة وفهم المدارات لتحسين دقة الهبوط.
تحديد المدى بالليزر (LR) هو أسلوب يستخدم لقياس المسافة بدقة بين محطة ليزر أرضية وهدف بصري (Cube Corner Retroreflector, CCR).
في وقت مبكر من عام 1969، وضعت مركبة أبولو 11 الأمريكية أول عاكس ليزر على القمر لتحديد المسافة بين الأرض والقمر بدقة. ونتيجة لذلك، أصبح تحقيق قياس المدى بالليزر القمري (LLR) ممكنًا. خمس دول فقط في العالم، بما في ذلك بلدنا، لديها القدرة التقنية على قياس المسافة بين الأرض والقمر بدقة باستخدام الليزر. وفقا للإحصاءات، وضعت البشرية ما مجموعه خمسة عاكسات ليزر على سطح القمر في القرن الماضي.
في السنوات الأخيرة، تحسنت محطات الليزر الأرضية بشكل ملحوظ، ولكن لا تزال هناك قيود يفرضها الاهتزاز القمري وما إلى ذلك. من أجل تحقيق قياسات أكثر دقة لـ LLR، تم تطوير مشروع MoonLIGHT، وهو أداة اختبار ليزر عالية الدقة. تتبنى MoonLIGHT جيلاً جديدًا من التصميم المدمج، بقطر سطح عاكس يبلغ 100 مم، مما يحسن دقة القياس إلى حدود المليمترات. في المستقبل، مع MoonLIGHT، سيكون هناك CCR واحد كبير لتقليل تأثيرات الاهتزاز.
بالإضافة إلى ضوء القمر هذا، في يناير من هذا العام، قامت مركبة الهبوط القمرية "Peregrine Falcon" التابعة لـ United Launch Alliance (ULA) والتي تحمل مصفوفة عاكس الليزر (مصفوفة عاكسة بالليزر، يشار إليها باسم LRA)، ومركبة استكشاف المريخ التابعة لناسا "الليزر- تعتبر المصفوفة العاكسة (LRA) الموجودة على متن مركبة الهبوط القمرية Falcon، والمصفوفة العاكسة بالليزر (LaRA) التابعة لبرنامج استكشاف المريخ (MEP) التابع لناسا، ذات أهمية كبيرة أيضًا.
(2) العديد من أدوات الليزر والأدوات البصرية الرئيسية لمعهد شنغهاي للتكنولوجيا والفيزياء (SITP)
يُذكر أن محلل الطيف المعدني القمري Chang'e 6، ومستشعر المدى بالليزر وقياس السرعة ومحسس التصوير بالليزر ثلاثي الأبعاد الذي طوره معهد شانغهاي للتكنولوجيا والفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، انطلق أيضًا مع المسبار.
وبحسب الموقع الرسمي لمعهد شنغهاي للتكنولوجيا والفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم:
- محلل الطيف المعدني القمري هو أحد حمولات الكاشف، والذي سيقوم بالكشف الطيفي وتحليل توزيع التركيب المعدني لمنطقة عينة الهبوط على سطح القمر؛
- جهاز استشعار المدى بالليزر وقياس السرعة، الذي سيوفر معلومات بعيدة المدى عن المسافة والسرعة عندما يهبط المسبار على سطح القمر، وهو آلة مهمة قائمة بذاتها في النظام الفرعي للتحكم في الموقف (GNC)؛
- يستخدم محسس التصوير بالليزر ثلاثي الأبعاد وسائل التصوير بالمسح السريع بالليزر للكشف عن التضاريس والجيومورفولوجيا لسطح القمر، مما يمكّن مركبة الهبوط من تحقيق تجنب العوائق في الوقت الفعلي وتوفير صور ثلاثية الأبعاد دقيقة لمنطقة الهبوط على القمر عندما يحوم المسبار.
في القرن الحادي والعشرين، عندما أطلقت الصين مشروع تشانغ آه لاستكشاف القمر، تم طرح فكرة استخدام الليزر لقياس تضاريس سطح القمر في ثلاثة أبعاد. معهد شنغهاي للتكنولوجيا متخصص في فيزياء الأشعة تحت الحمراء وأبحاث التكنولوجيا الإلكترونية البصرية، القرن الماضي في منصة محمولة جوا لتحقيق الليزر كوسيلة لقياسات ثلاثية الأبعاد للسطح، من "Chang'e I"، بدأ تطوير الحمل الكهروضوئي النشط في الفضاء بدأ الفريق في الانتقال إلى المهمة الفضائية، عندما تم تحويل العديد من الأعضاء إلى تقنية طيفية مثل الأصل.
بالإضافة إلى ذلك، قام معهد شنغهاي لتكنولوجيا السيليكات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بتطوير سلسلة من "الجلود السحرية" والمواد الأساسية لـ "الفتيات الست" التي جذبت الانتباه أيضًا، بما في ذلك بلورات ثاني أكسيد التيلوريوم لمطياف التصوير بالأشعة تحت الحمراء الخاص بـ Chang'e 6 المركبة القمرية وطلاءات التحكم الحراري للكاشف. في مطياف التصوير بالأشعة تحت الحمراء للمركبة القمرية Chang'e 6، تعد بلورات ثاني أكسيد التيلوريوم كبيرة الحجم هي المواد الأساسية لتحقيق مجال رؤية واسع، ودقة مكانية والطيفية عالية، وبلورات ثاني أكسيد التيلوريوم كبيرة الحجم ذات خصائص صوتية بصرية ممتازة. لقد ضمنت الانتهاء من هذه المواد الرئيسية في الموعد المحدد.
ما هي العجائب التي سيصنعها Chang’e 6 هذه المرة؟
يمثل الإطلاق الناجح للمسبار Chang'e 6 إنجازًا كبيرًا آخر في صناعة الفضاء الصينية!
وبعد انطلاقها إلى المدار، ستنفذ مركبة "Six Girls" رحلة تستغرق حوالي 53 يومًا كما هو مخطط لها، وستمر خلالها بمراحل الانتقال من الأرض إلى القمر، والكبح بالقرب من القمر، والإبحار حول العالم، والهبوط والنزول، والعمل على سطح القمر. والصعود على سطح القمر، والالتقاء والالتحام ونقل العينات، والطوف حول القمر والانتظار، والنقل بين القمر والأرض، والعودة إلى الدخول والتعافي.
أخذ عينات من مؤخرة القمر معجزة بحد ذاتها. التضاريس على الجانب الخلفي للقمر أكثر وعورة من الجانب الأمامي، مما يجعل الهبوط على الجزء الخلفي من القمر صعبًا، وتتضخم هذه الصعوبة أيضًا على الجزء الخلفي من القمر بسبب مشكلة الاتصال بين الأرض والقمر.
ربما تكمن الصعوبة الأكبر في تحقيق الالتحام الدقيق: يجب أن يتم الالتحام بين مركبة الهبوط والمركبة الصاعدة مع مجموعة المركبة المدارية والعائدة، والتي لديها الفرصة للتحول إلى مقدمة القمر في مدار حول القمر، مما يسمح للمحطة الأرضية بالتحرك إلى الأمام. قياس المسار والتواصل معه، لكن الأول لا يحظى بدعم أي محطة أرضية على سطح القمر، ولا يمكنه التواصل إلا مع جسر ماغبي 2.
كما أن اختلاف درجات الحرارة الذي يصل إلى عدة مئات من الدرجات بين النهار والليل على القمر يمثل أيضًا اختبارًا كبيرًا للتشغيل الطبيعي للأدوات المختلفة. لهذا السبب، قام معهد شانغهاي للسيليكات بتطوير أكثر من 10 أنواع من طلاءات التحكم الحراري غير العضوية، ويتم استخدام "طبقات التحكم في درجة الحرارة" هذه لآلية الكاميرا البانورامية، ومركبة الهبوط، وأسطوانة حماية المحرك، ومجمع درجة حرارة الليل القمري لمركبة الهبوط، والتوجيه بالليزر. الجهاز وآلية الإرساء وما إلى ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، ستقوم الصين أيضًا بهذه المهام، لأخذ عينات من العودة، ولكن أيضًا لخلق معجزة في التكنولوجيا - يجب أن يكون Chang'e VI دقيقًا للقيام بعمل جيد "للذهاب، إلى الأسفل، إلى الخلف، في" خمسة إجراءات، كل إجراء لا يمكن أن يظهر أي خطأ.
هذا العام، ستمضي الصين قدمًا في المرحلة الرابعة من مشروع استكشاف القمر، والذي من المقرر أن يشمل تشانغ إه-6، تشانغ إه-7 (البحث عن دليل على وجود المياه على سطح القمر) القمر) وChang'e-8 (النوع الأساسي لإنشاء محطة أبحاث قمرية دولية). ولا تزال هناك العديد من الصعوبات الفنية التي يتعين التغلب عليها قبل اكتمال محطة البحث العلمي بالكامل.