大功率激光器即將開始水星之旅

歐航局準備發射的水星激光高度計已安裝到水星行星軌道器（MPO）上。由瑞士伯爾尼大學領導歐洲團隊開發，科倫坡激光測高儀（BELA）是科倫坡水星使命的一部分，將在2018年4月發射。這是首次實施，在歐洲建立行星間飛行激光測計。

耦合系統

該儀器將測量將在水星行星軌道器上進行探測水星的地形，且將是該行星軌道上的兩個飛船之一，這也是科倫坡的任務的一部分。水星行星軌道器是由歐空局製造，而水星磁層軌道器（MMO）是由日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）製造。

科倫坡任務這一歐洲第一顆水星探測器計劃的目的是為人類提供在水星上的成分、地球物理學、大氣信息，水星磁層和歷史等信息。這兩個航天器將前往水星作為一個耦合系統的一部分。它們將會在2024年到達水星，MMO將會通過一個軌道進行該行星磁層的研究，這將是在水星的表面附近最接近點，達590公里的距離，而水星行星軌道器將遵循一個更近的軌道在480公里，調查該行星的表面和內部結構。

BELA是水星行星軌道器將要攜帶的十一個設備中之一。激光測表儀採用直接檢測方法，這種大功率激光器，它是由Cassidian Optroniks公司負責開發設計，這種設備將發出50 mJ的脈衝，頻率在10赫茲，波長1064 nm。這些會從水星表面反射回來，在大約5毫秒的延遲後由接收望遠鏡（RTL）接收。然後將圖像聚焦到硅雪崩光電二極體上–這些都是基於對火星環球探測飛船和NASA的信使號飛船激光高度計的光電二極體，它曾在2011年到2015年之間繞火星飛行。來自光電二極體的信號是由一個電子模塊分析，該模塊由瑞士技術公司RUAG開發分析，以確定飛行時間（因此計算出範圍和高度）、集成的脈衝強度以及其寬度。

鏡面

RTL是一個雙面反射望遠鏡，由RUAG公司設計並研製。設備位於航天器內部，它需要應付溫度從零下20°C到45°C的變化而不變形，也需要重量輕。「我們決定建造望遠鏡完全從鈹提供熱補償，」科倫坡激光測高儀聯合首席研究員Nicolas Thomas說。「直徑20厘米的系統只有600克重。」光學表面由金剛石加工銅沉積在鈹元素上。

水星距離太陽很近，BELA將不得不面對強烈的陽光和熱量。RTL的「隔板單元」能夠反射90%的陽光照射，從而進行設備的保護。「如果我們有一個傳統的黑色擋板，不僅溫度會達到450°C，且我們注入超過300 W的熱能進入飛船，」托馬斯解釋說。「外環（陶瓷）仍達到了200°C是最壞的情況，但如今30W的熱能轉儲到飛船內是可以處理的。」激光器的一些小防護模塊也是德國柏林航空航天中心DLR開發。

感受熱能

處理水星反射的陽光，所有的光學系統，從望遠鏡中傳輸到光電二極體的光以及激光都裝有干擾濾波器。光學系統的過濾器隔離在1064納米的激光波長的光，而過濾的激光，是防止潛在到達系統危險水平的光。

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