NASA利用光子学技术改善深空科学观测
2019-08-24 12:56:16   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

立方体卫星（CubeSat）光通信技术和太阳帆推进项目各获得40万美元资助，用于为期9个月的研究。

美国国家航空航天局（以下简称NASA）选择了两个方案来改进深空科学观测技术。这些方案可以帮助NASA开发更好的模型来预测可能影响宇航员和航天器的空间天气事件，例如日冕物质抛射（coronal mass ejection，CME）。在这张由太阳能和日光层观测站（SOHO）于2000年2月27日拍摄的照片中，可以看到CME从太阳中抛射出来，被中间的圆盘遮住了，因此可以看到它周围较暗的物质。

据麦姆斯咨询报道，日前，NASA选择了两项基于光子学的方案，为小型卫星应用开发新技术，旨在改善深空科学观测，并开发更好的模型来预测“太空天气”。

涉及到的这两项技术分别为立方体卫星光通信和用于推进的巨型太阳帆，由戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）管理的NASA“太阳地面探测（Solar Terrestrial Probes，STP）计划”提供资助。

空间气象

这两项为期九个月的概念研究，因其潜在的科学价值和开发计划的可行性而被选定，将获得40万美元经费。NASA希望更深入地了解整个太阳系的空间规律，特别是它是如何随着太阳辐射和星际粒子的不断流动以及它与行星大气的相互作用而变化的。

NASA太阳物理部副主任Peg Luce表示：“这是太阳物理学项目首次资助这类技术。在深空领域提供使测试技术不断成熟的机会是将新技术纳入未来任务的关键一步。”

第一个项目实际上是寻求开发两种不同的技术：其中一种是小型卫星和立方体卫星的光通信链路，其复杂程度低于现有系统。

从射频到光纤链路的转换为深空通信的数据传输速率提供了百倍的增长潜力，同时也减轻了NASA的现有深空网络（Deep Space Network，DSN）的负担。该机构称：“这种技术有助于支持未来需要高数据传输速率通信系统的小型卫星星座。”目前该机构已任命Goddard的Antti Pulkkinen为首席研究员。

太阳能巡洋舰和日冕仪

与此同时，由位于阿拉巴马州亨茨维尔（Huntsville, Alabama）的马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center）主导的“太阳能巡洋舰（Solar cruiser）”项目，将旨在展示18000平方英尺（约等于1672.25平方米）的太阳帆作为推进系统的可行性。NASA指出：“这样的系统可以提供当前技术不易获得的太阳视图。”

该项目还包括一台日冕仪，能够同时测量太阳磁场结构和CME速度。

CME将大量能量、星际粒子和辐射送入太空，引发太空气象风暴，干扰包括电网和通信网络在内的关键地面基础设施。

“改进这一领域的数据收集技术对于地球上处于危险中的基础设施的预警系统特别有用。”NASA指出。

在为期九个月的研究期结束时，将选择其中一个方案作为NASA“星际测绘和加速探测（Interstellar Mapping and Acceleration Probe，IMAP）”的次级有效载荷发射。目前计划于2024年10月进行。

NASA科学任务理事会副主任Thomas Zurbuchen表示，通过专注于小型卫星并利用共享发射节省的成本，可以以合理的成本进行测试和推进尖端技术。

“我们正率先使用这一创新解决方案来测试新的技术，反过来，通过研究我们的太空邻居，还可以获得巨大的回报。”他补充说道。

延伸阅读：

《硅光子和光子集成电路技术和市场-2019版》