當(dāng)前位置： 當(dāng)前位置：首頁(yè) > 休閑 > 美國(guó)國(guó)家航空航天局、工業(yè)改進(jìn)激光雷達(dá)用于探索和科學(xué)正文

（神秘的美國(guó)地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局（卡爾B.希爾）：今年夏天，美國(guó)國(guó)家航空航天局的國(guó)家光雷工程師將在飛機(jī)上測(cè)試一套新的激光技術(shù)，用于地球科學(xué)遙感。航空航天這種被稱為激光雷達(dá)的局工進(jìn)激儀器還可以用來(lái)改進(jìn)月球形狀的模型，并幫助搜索阿爾忒彌斯著陸點(diǎn)。業(yè)改于探
與聲納類似，達(dá)用但使用光而不是索和聲音，激光雷達(dá)通過(guò)計(jì)時(shí)激光束從表面反射并返回儀器所需的科學(xué)時(shí)間來(lái)計(jì)算距離。來(lái)自激光器的美國(guó)多次ping可以提供目標(biāo)的相對(duì)速度甚至3D圖像。他們?cè)絹?lái)越多地幫助美國(guó)國(guó)家航空航天局的國(guó)家光雷科學(xué)家和探險(xiǎn)家導(dǎo)航、繪制地圖和收集科學(xué)數(shù)據(jù)。航空航天
位于馬里蘭州格林貝爾特的局工進(jìn)激美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心的工程師和科學(xué)家在小企業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴提供的硬件的幫助下，繼續(xù)將激光雷達(dá)提煉成更小、業(yè)改于探更輕、達(dá)用更通用的索和科學(xué)和探索工具。
團(tuán)隊(duì)工程師Jeffrey Chen表示：“現(xiàn)有的3D成像激光雷達(dá)難以提供制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制技術(shù)所需的2英寸分辨率，以確保精確安全著陸，這對(duì)未來(lái)的機(jī)器人和人類探索任務(wù)至關(guān)重要?！??！斑@樣的系統(tǒng)需要3D危險(xiǎn)探測(cè)激光雷達(dá)和導(dǎo)航多普勒激光雷達(dá)，現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)執(zhí)行這兩種功能。”

工程師Jeffrey Chen在戈達(dá)德33號(hào)樓的屋頂上測(cè)試CASALS激光雷達(dá)原型。uux.cn/國(guó)家航空和航天局
進(jìn)入CASALS，并行人工智能光譜和自適應(yīng)激光雷達(dá)系統(tǒng)。CASALS是通過(guò)戈達(dá)德的IRAD內(nèi)部研發(fā)計(jì)劃開(kāi)發(fā)的，它通過(guò)棱鏡狀光柵照射可調(diào)諧激光，根據(jù)光束的波長(zhǎng)變化來(lái)傳播光束。傳統(tǒng)的激光雷達(dá)脈沖固定波長(zhǎng)的激光，通過(guò)體積龐大的反射鏡和透鏡將其分割成多個(gè)光束，從而將其分割為多個(gè)光束。一臺(tái)CASALS儀器在每次經(jīng)過(guò)時(shí)可以覆蓋比幾十年來(lái)用于測(cè)量地球、月球和火星的激光雷達(dá)更多的行星表面。
戈達(dá)德工程師兼CASALS開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人楊廣寧說(shuō)，CASALS更小的尺寸、重量和更低的功率要求使小型衛(wèi)星應(yīng)用以及在月球表面使用的手持或便攜式激光雷達(dá)成為可能。
CASALS團(tuán)隊(duì)獲得了美國(guó)國(guó)家航空航天局地球科學(xué)技術(shù)辦公室的資助，將于2024年通過(guò)飛機(jī)測(cè)試他們的改進(jìn)，使他們的系統(tǒng)更接近太空飛行準(zhǔn)備狀態(tài)。
你的激光雷達(dá)是什么顏色的？
隨著激光雷達(dá)的專業(yè)化，CASALS可以結(jié)合不同波長(zhǎng)或顏色的激光，用于地球科學(xué)、探索太空中的其他行星和物體以及導(dǎo)航和交會(huì)操作等應(yīng)用。
CASALS團(tuán)隊(duì)利用Goddard IRAD和NASA SBIR（小企業(yè)創(chuàng)新研究計(jì)劃）的資金，以及商業(yè)合作伙伴Axsun Technologies和Freedom Photonics，在紅外光譜的1微米部分開(kāi)發(fā)了新的快速調(diào)諧激光器，用于地球科學(xué)和行星探測(cè)。相比之下，用于自動(dòng)駕駛汽車開(kāi)發(fā)的常用激光雷達(dá)通常使用1.5微米的激光進(jìn)行測(cè)距和速度計(jì)算。
戈達(dá)德的地球科學(xué)首席技術(shù)專家伊恩·亞當(dāng)斯說(shuō)，在地球上，接近1微米的波長(zhǎng)很容易穿過(guò)大氣層，善于區(qū)分植被和裸露的地面。0.97微米和1.45微米附近的波長(zhǎng)提供了有關(guān)地球大氣中水蒸氣的寶貴信息，但不能有效地傳播到地表。
在一個(gè)相關(guān)項(xiàng)目中，該團(tuán)隊(duì)與左手設(shè)計(jì)公司合作開(kāi)發(fā)了一種轉(zhuǎn)向鏡，以擴(kuò)大CASALS的3D成像覆蓋范圍并提高分辨率。他說(shuō)，激光雷達(dá)更高的脈沖率可以提高信號(hào)靈敏度，以提供高達(dá)60英里的距離和速度測(cè)量。
尋求在月球南極附近著陸的阿爾忒彌斯相關(guān)任務(wù)也可以使用CASALS更清晰的成像來(lái)幫助評(píng)估潛在著陸點(diǎn)的安全性。
聚焦月球
更詳細(xì)的月球3D模型推動(dòng)了戈達(dá)德行星科學(xué)家埃爾萬(wàn)·馬扎里科的IRAD努力，以改進(jìn)CASALS測(cè)量小于3英尺的表面細(xì)節(jié)的能力。他說(shuō)，這將有助于了解月球的亞表面結(jié)構(gòu)和隨時(shí)間的變化。
每個(gè)月，地球穿過(guò)月球天空的路徑都會(huì)在面向地球一側(cè)中心的10度或20度范圍內(nèi)移動(dòng)。
馬扎里科說(shuō)：“我們根據(jù)對(duì)月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解預(yù)測(cè)，地球不斷變化的引力可能會(huì)改變?cè)虑虻某毕∑鸹蛐螤睢！??！皩?duì)這種變形的高分辨率測(cè)量可以告訴我們更多關(guān)于月球內(nèi)部潛在變化的信息。它的反應(yīng)是否像內(nèi)部完全均勻的物體？”

月球勘測(cè)軌道飛行器的月球軌道激光高度計(jì)繪制了月球南極的詳細(xì)地圖，包括水冰似乎填充了永久陰影坑的底部。uux.cn/NASA/LRO
美國(guó)國(guó)家航空航天局的月球勘測(cè)軌道飛行器（LRO）自2009年以來(lái)一直在測(cè)量地球的天然衛(wèi)星，對(duì)月球地形進(jìn)行建模，并在其月球軌道激光雷達(dá)高度計(jì)LOLA的幫助下提供了豐富的發(fā)現(xiàn)。LOLA每秒發(fā)射28個(gè)激光脈沖，分為五束，距離地面65英尺至100英尺。科學(xué)家們使用LRO圖像來(lái)估計(jì)激光測(cè)量之間較小的表面特征。
然而，CASALS的激光每秒可以產(chǎn)生相當(dāng)于幾十萬(wàn)個(gè)脈沖的脈沖，從而縮短了表面測(cè)量之間的距離。
馬扎里科說(shuō)：“更密集、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)集將使我們能夠研究更小的特征?！卑ㄗ矒?、火山活動(dòng)和構(gòu)造的特征?！拔覀冋?wù)摰氖歉鄶?shù)量級(jí)的測(cè)量。就我們從激光雷達(dá)獲得的數(shù)據(jù)類型而言，這可能會(huì)極大地改變游戲規(guī)則。”