太空实验室之天宫里的尖端“相机”

来源: 科学大院

发布日期: 2016-09-29 16:40:34

本文介绍了“天宫二号”空间实验室中搭载的高性能航天“数码相机”——宽波段成像光谱仪。该相机具有结构精简、功能强大的特点,能够从多个方位对地球进行观测,主要任务包括观测海洋水色和水温以及优化气象预报。

“天宫二号”空间实验室,是一个真正意义上的空间实验室,将开展10余项空间科学与应用项目,是载人航天历次任务中应用项目最多的一次。涉及微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究以及新技术试验等多个领域。

中国科学院空间应用工程与技术中心代表中国科学院牵头负责载人航天等重大科技工程空间应用系统方面的任务规划、总体管理和技术集成工作,负责所有科学应用载荷的系统集成、地面测试和在轨运控、成果推广等任务。

从“神舟”到“天宫”,在载人航天的历次巡天任务中,都少不了在浩瀚的宇宙中从各个方位“感知”地球,为我们生活的地球拍照的项目。今天要介绍的就是在本次飞行任务中为“天宫二号”太空实验室定制的一台高性能航天“数码相机”。当然,“数码相机”的说法只是为了帮助我们理解这台科学仪器的工作原理,而它的学名,是“宽波段成像光谱仪”。这台相机有何特殊之处?我们细细来说。

结构精简、功力深厚,能登上我国第一个真正意义上的太空实验室,宽波段成像光谱仪的“内力”相当深厚。相机被安装在太空实验室对地观测面的“肚子”上,有了它,“天宫二号”可谓拥有了“火眼金睛”的本领,能够实现跟随太空实验室的飞行角度变化从多个方位对地成像。打开相机的外部“黑匣子”,可以看到它的内部有8台分4层结构精心设计的小相机。

这些相机通过视场拼接组合在一起,可以扩大观测视场帮助相机“看”得更宽,更能够同时获取同一目标的图像、光谱和偏振信息。上天以后,相机就要马不停蹄开展太空工作。它的主要任务有两个,一个是看海,一个是看大气。任务一:看海洋,观测海洋水色和水温。可见光近红外谱段的成像具有“图谱合一”的特点,也就是相机既能获得影像信息,也能同时获得物体的光谱特征信息。任务二,看大气,优化气象预报。

相机可以获取被探测对象的偏振信息。由于光的偏振特性对大气粒子特性(形状、大小和组成)具有独特敏感性,这个优势可以帮助研究人员对大气气溶胶和云粒子的尺寸大小、形状、光学厚度等微观特性和云的关键性能参数开展定量化研究,对气象预报、气候预测有很重要价值。

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