由歐洲航天局準(zhǔn)備發(fā)射的水星激光高度計(jì)，已經(jīng)安裝到水星行星軌道器（MPO）上。由瑞士伯爾尼大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的歐洲團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)，科倫坡激光測(cè)高儀（BELA）是歐洲航天局的科倫坡水星使命的一部分，這將在2018年的四月發(fā)射。這是首次實(shí)施，在歐洲建立的行星間飛行的激光測(cè)計(jì)。
耦合系統(tǒng)
該儀器將測(cè)量將在水星行星軌道器上進(jìn)行探測(cè)水星的地形，且將是該行星軌道上的兩個(gè)飛船之一，這也是科倫坡的任務(wù)的一部分。水星行星軌道器是由歐空局制造，而水星磁層軌道器（MMO）是由日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）制造。
科倫坡任務(wù)這一歐洲第一顆水星探測(cè)器計(jì)劃的目的是為人類提供在水星上的成分、地球物理學(xué)、大氣信息，水星磁層和歷史等信息。這兩個(gè)航天器將前往水星作為一個(gè)耦合系統(tǒng)的一部分。它們將會(huì)在2024年到達(dá)水星，MMO將會(huì)通過(guò)一個(gè)軌道進(jìn)行該行星磁層的研究，這將是在水星的表面附近最接近點(diǎn)，達(dá)590公里的距離，而水星行星軌道器將遵循一個(gè)更近的軌道在480公里，調(diào)查該行星的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
BELA是水星行星軌道器將要攜帶的十一個(gè)設(shè)備中之一。激光測(cè)表儀采用直接檢測(cè)方法，這種大功率激光器，它是由Cassidian Optroniks公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，該公司是空客防務(wù)與空間公司的子公司，總部設(shè)在德國(guó)，這種設(shè)備將發(fā)出50 mJ的脈沖，頻率在10赫茲，波長(zhǎng)1064 nm。這些會(huì)從水星表面反射回來(lái)，在大約5毫秒的延遲后由接收望遠(yuǎn)鏡（RTL）接收。
然后將圖像聚焦到硅雪崩光電二極管上–這些都是基于對(duì)火星環(huán)球探測(cè)飛船和NASA的信使號(hào)飛船激光高度計(jì)的光電二極管，它曾在2011年到2015年之間繞火星飛行。來(lái)自光電二極管的信號(hào)是由一個(gè)電子模塊分析，該模塊由瑞士技術(shù)公司RUAG開(kāi)發(fā)分析，以確定飛行時(shí)間（因此計(jì)算出范圍和高度）、集成的脈沖強(qiáng)度以及其寬度。
鏡面
RTL是一個(gè)雙面反射望遠(yuǎn)鏡，由RUAG公司設(shè)計(jì)并研制。設(shè)備位于航天器內(nèi)部，它需要應(yīng)付溫度范圍從零下20°C到45°C的變化，而不變形，但也需要重量輕。“我們決定建造望遠(yuǎn)鏡完全從鈹提供熱補(bǔ)償，”Nicolas Thomas說(shuō)，他是科倫坡激光測(cè)高儀的聯(lián)合首席研究員，基于伯爾尼大學(xué)的研究。“直徑20厘米的系統(tǒng)重量只有600克，”光學(xué)表面是由金剛石加工銅沉積在鈹元素上的。
由于水星距離太陽(yáng)很近，BELA將不得不面對(duì)強(qiáng)烈的陽(yáng)光和熱量。RTL是由一個(gè)“隔板單元”，能夠反射90%的陽(yáng)光照射，從而進(jìn)行設(shè)備的保護(hù)。“如果我們有一個(gè)傳統(tǒng)的黑色擋板，不僅溫度會(huì)達(dá)到450°C，而且我們注入超過(guò)300 W的熱能進(jìn)入飛船，”托馬斯解釋說(shuō)。“外環(huán)（陶瓷）仍然達(dá)到了200°C是最壞的情況，但如今30W的熱能轉(zhuǎn)儲(chǔ)到飛船內(nèi)是可以處理的。”激光器的一些小的防護(hù)模塊也是由德國(guó)柏林的航空航天中心DLR開(kāi)發(fā)。
感受熱能
處理水星反射的陽(yáng)光，所有的光學(xué)系統(tǒng)，從望遠(yuǎn)鏡中傳輸?shù)焦怆姸O管的光以及激光都裝有干擾濾波器。光學(xué)系統(tǒng)的過(guò)濾器隔離在1064納米的激光波長(zhǎng)的光，而過(guò)濾的激光，是防止?jié)撛诘竭_(dá)系統(tǒng)危險(xiǎn)水平的光。
“BELA將有助于了解水星，”Thomas說(shuō)，他還補(bǔ)充說(shuō)，“愛(ài)因斯坦對(duì)于水星運(yùn)動(dòng)的研究也驗(yàn)證了廣義相對(duì)論的重要性。很高興地認(rèn)為，用這個(gè)儀器，在他曾工作過(guò)的伯爾尼大學(xué)，可以在研究該行星特定細(xì)節(jié)上發(fā)揮主導(dǎo)作用。”
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