NASA在激光領域的「黑科技」

激光技術的發展已經滲入到多個領域，小到日常的衣食住行，大到航空航天。對於先進的激光技術，NASA自然不會放過，正大力研究其在航空航天領域的應用。接下來，OFweek激光網就列舉了幾個NASA在激光領域所取得的進展。

一、NASA測試太空激光通信

美國國家航空航天局激光通訊技術已經在2013年被曝光，科學家使用激光在地球和月球之間建立了激光鏈路，下載速度能夠滿足圖像和視頻的傳輸需求。目前，美國國家航空航天局光學物理學家稱，激光通信在速度上實現了從未有過的高速下載，而且距離足夠遠，精度也很高，每秒622Mbps的激光通信鏈路已經達到微米級。實驗室成果暗示未來不遠，激光通信將被用於空間任務。

美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心負責激光通信技術的研發，其基礎是高精度的測距技術，由此可帶來導航領域的飛躍。比如我們能夠在Cubesats小衛星上使用激光通信裝置，不再需要大型通信裝置，充其量只是一個鞋盒的大小。2013年，美國國家航空航天局月球大氣與粉塵環境探測器（LADEE）進行了激光通信實驗，在月球和地球之間建立了激光鏈路，演示激光通信的下載和上傳數據的能力。證明了激光取代無線電通信的趨勢，比美國國家航空航天局目前使用的任何一種無線電深空通信系統都靠譜。

二、太空發射激光研究浮游植物

NASA正利用繞地球運轉衛星內建的激光器，發射激光入海，用於研究極地海洋植物的繁榮和蕭條周期。該激光器內建於2006年發射的紅外探測衛星或CALIPSO衛星上，具有正交偏振或CALIOP氣溶膠激光雷達。

具體來說，激光被用於研究浮游植物在海洋中的峰值和下降周期。 NASA說，其研究結果將為生態系統管理，商業漁業提供數據，並幫助人類了解氣候和海洋生態系統。

三、聯手霍金打造星際飛船

2016年4月，霍金宣布啟動「突破射星」計劃，將同俄羅斯商人尤里·米爾納、美國社交網站臉書創始人馬克·扎克伯格合作建造能以五分之一光速飛往比鄰星的微型星際飛船。計劃建造的納米飛行器以電腦晶元「星片」為船體。該晶元僅有二三厘米見方，幾克重，但集成了攝像機、光子推進器、導航和傳輸部件。晶元會安裝上名為「光帆」的超材料布蓬，通過地面發射高能激光助力推進，「光帆」可吸收激光能量，帶動微型飛船前行。

對此，NASA進行了三點建議：一是調整航線避開高能輻射區，但這可能會導致航程增加數年，也不一定能保證飛船不受損；二是在電子元件上加裝保護層，但這會使飛船增重、變大，速度因此降低；三是建議打造能自我修復的「星片」晶元。

四、激光雷達尋找火星生命

ASA戈達德宇宙飛行中心的技術專家Blagojevic研發出一種生物指示物激光雷達儀(Bio-Indicator Lidar Instrument)，簡稱BILI。BILI其實就是一個熒光LIDAR，可以根據熒光發射探測化學物質。NASA已經在氣候研究中廣泛使用熒游標記感應儀，但是他們很快也會將其應用在行星研究上。「如果航空航天局使用它，它將成為首創，」Blagojevic說。

因為它可以從幾百米開外實時探測到少量複雜分子，BILI可以充當NASA計劃於2020年發射的下一輛火星車的鼻子。這一工具可以用來掃描火星車難以抵達的區域里的生物標記，同時還能避免樣本污染。

五、測試深空著陸激光雷達

NASA即將在加州莫哈韋沙漠試驗激光制導導航感測器「導航多普勒激光雷達」（NDL）。該技術將幫助未來深空巡視器安全、精確地著陸在地外天體表面。 NDL由NASA蘭利研究中心（LaRC）研發，將搭載在馬斯滕空間系統公司研發的火箭助推、垂直起飛垂直著陸（VTVL）平台（取名為Xodiac）上進行飛行試驗。

NDL主要結構是一個由光線與3個透鏡連接的小型電子箱。激光束經由地面反射回來，幫助感測器確定航天器此時的速度、方向和高程。NDL的超精確的速度與距離測量能力是確保航天器軟著陸在地外天體表面的關鍵。

與「好奇」巡視器曾使用的雷達相比，NDL尺寸相當於一個麵包機，顯得十分小巧，質量也更低，而探測精度則高出1個數量級，成本也更低。

【來源：OFweek激光網】

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