_原题是：以激光为能量驱动源的月球车进行月球黑暗阴影的探测
江苏激光联盟导读：据欧洲航天局报道：正在实施一项以激光为能量驱动源的月球车计划 ， 使用激光作为能量源的月球车对月球进行阴影区域的探测 。据悉 ， 阴影区域可能含有冰而且该区域常年处于黑暗之中 。

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图1 以激光为能量驱动源的月球车进行月球黑暗阴影的探测
据外媒报道 ， 激光照亮黑暗 ， 可以驱动机器人对我们所处的太阳系中最诱人的地方进行探索：如在月球两极周围的永久阴影的陨石进行探索 ， 因为人们一直深信这有可能富含冰水和其他有价值的材料 。因为水的存在对人类是否能够居住至关重要 。

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图2 月球两极周围的永久阴影的陨石 NASA照片
欧洲航天局发现与准备计划支持了一项利用激光系统来保证月球车的能量供应 ， 该系统可以在距离超过15km的地方对正在进行黑陨石进行探索的月球车进行能量供应 。

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图3 证据表明月球上含有水的迹象得到证明月球富含水 来自：Brown University
在月球纬度最高点 ， 太阳位于一年之中的水平线之下 ， 造成月球的该区域长期的时间内处于周围平面之下而一直处于阴影的笼罩之下 。甚至可以好不夸张的来说 ， 在时间为几十亿年的时间尺度内 ， 这里一直处于黑暗之中 。依据NASA球勘测轨道飞行器：即印度月船1号和欧洲航天局智慧一号轨道飞行器表明：这一永久的阴影区域的确富含氢、这一信号强烈的表明有可能在周围发现含水的冰 。
除了科学意义上的兴趣之外 ， 这一冰的存在对人类将来能否在月球上定居至关重要 。作为引用水的来源 ， 用于呼吸所使用的氧 ， 除此之外还同时是氢驱动火箭的原材料 。
任何月球车勘探月球中的这一阴影区域都会面临着无法使用太阳能源的困境 ， 与此同时还面临着同冥王星的相当低的温度相竞争的问题 ， 此时冥王星的温度地至 –240°C ， 这会议温度几年比绝对零度低了30度而已 。
“其实 ， 解决以上困境的最为标准的办法应该是在月球车上装载核基放射性同位素热电发生器” ， 欧洲航天局的机器人工程师米契尔（音译）认为：“但如果使用这一装置的话 ， 就又会给在解决问题的同时带来更为复杂的问题：如装置的复杂性、成本高昂和热管理比较困难——月球车会加热到非常高的温度以至于带来对冰的实际勘探与分析变得不再切合实际” 。
作为一种替代方案 ， 受到地面激光器的实验可以为无人机供电和进而在空中可以盘旋几个小时这一事实的启发 ， 我们想到利用激光为能量驱动源 。
以激光为能量源的月球车被高能量密度的激光在行星上通过感应来传输 ， 这一项目在欧洲航天局的支持下 ， 在意大利的一个公司和罗马尼亚国家光子学研究与发展中心的联合研究下进行开展此项工作的 。他们联合进行月球车探索用激光能量驱动源的设计 。

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图4 以激光为月球探索车的能量驱动源的设计图（目标为15km）来自欧洲航天局
这一设计要考虑选择一个完成登录任务的梯子 ， 该梯子位于永久被太阳照射的区域 。这一梯子可以获得500W的红外激光能量的太阳能 ， 这一能量可保证250Kg的月球车进入月球的阴影区域 。分页标题
月球车利用标准的太阳能板将激光能量转换为电能 ， 太阳能板里面有光电二极管 ， 保证激光可以精确到厘米的精度 。
月球车将收集不同土壤环境中的数据 ， 包括完全黑暗、部分有光和直接受太阳光照这三种条件下的土壤 。当月球车上的中子光谱仪发现月表下方存在湿润区域 ， 月球车便会停止前进 ， 并使用长约1米的钻头开钻取样 。相关分析结果有助于确定月球水冰的分布 。
美国航天局将月球视为深空探测的重要“跳板” ， 未来计划利用核能从月球南极陨石坑中提取水 ， 助力美国宇航员飞往火星 。按计划 ， 美国将于2024年将2名宇航员送抵月球南极 。

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图5 月球车在激光驱动时的工作状态 ， 使用两束光
在项目需求的驱动下 ， 目前基本完成 ， 可以利用一步的办法为月球车使用激光为能量源进行在月球的阴影区域进行探索 。现在正处于原型的测试阶段 。

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图6 进行黑暗条件下探测的月球车正在进行验证实验

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图7 毅力”号探测器将于2021年2月登陆火星 。图片来源：NASA/JPL-Caltech

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图8 中国嫦娥四号所携带的月球车 来自：新华社
据新华社报道 ， 我国的嫦娥四号卫星所携带的玉兔月球车成功的登陆月球进行了探索实验 ， 月球车当前位置西南方向距离3米处 ， 发现一直径约为1.3米、深度不超过20厘米的小坑 ， 小坑的中央及东南方向 ， 存在反射率较高的物质 ， 同周围月壤的亮度有明显区别 。待通信资源恢复后 ， “玉兔二号”月球车搭载的红外成像光谱仪将对该小坑的特定区域进行探测 。

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图9 我国2030年的登陆 月球的巨型机械兔
【『进行』原创 以激光为能量驱动源的月球车进行月球黑暗阴影的探测】参考资料：新华社、European Space Agency、W.M. Farrell et al. The Young Age of the LAMP‐observed Frost in Lunar Polar Cold Traps, Geophysical Research Letters (2019). DOI: 10.1029/2019GL083158、中国航天文化、央视

来源：(江苏激光产业创新联盟)

【】网址：/a/2020/0519/1589823741.html

标题：『进行』原创 以激光为能量驱动源的月球车进行月球黑暗阴影的探测