海洋光学航天领域应用

海洋光学光谱仪在火星探测中的应用

2012年8月6日，采用海洋光学HR2000光谱仪搭建的LIBS系统随着美国宇航局（NASA）的“好奇”号探测车正式登陆火星，开始了为期两年的火星探险之旅。

LIBS 的工作原理是将激光脉冲打至样品上，造成原子处于激发状态，恢复基态时会发出等离子光谱，不同元素发射出的等离子体谱线具有元素的特征波长，可以用于分析元素组成。采用激光诱导击穿光谱（LIBS）方法三套模块化的HR2000高分辨微型光纤光谱仪对火星岩石和土壤成分进行分析。三台光谱仪配置的波长范围分别为240-336nm，380-470nm，470-850nm。由于许多元素的谱线分布涵盖以上三台光谱仪的光谱范围，因此使得光谱仪的设计上得以简化。

当地时间8月19日，美国宇航局的“好奇”号火星车，首次在火星上发射激光，从其携带的LIBS系统向一块被称为“加冕”的拳头大小的石头发射激光束，用于获取火星岩层中的元素信息，该系统中的LIBS采样距离是2-13m，探测半径为0.5-1m，可分析的元素多达50余种，分析时间小于1s。

研究人员反馈，从火星探测车返回的数据比曾在地球上进行试验获得的数据更棒，内容更丰富，未来有望从数千目标物研究中获得重大发现。

海洋光学ALICE光谱仪帮助NASA确认月球有水存在

海洋光学光谱仪的光谱数据帮助美国国家航空航天局证实，冰水确实存在于月球之上。为执行太空任务，该光谱仪由欧若拉（Aurora）设计和技术公司重新设计建造，并被命名为“ALICE”，是美国国家航空航天局月球陨坑观测与遥感卫星（LCROSS）任务的科学装备之一。

LCROSS的守望者号（Shepherding）宇宙飞船（S-S/C）搭载ALICE，当飞船的半人马座（Centaur）上级火箭对在月球南 极附近永久阴影区下的凯布斯（Cabeus）的表面实施撞击时，对凯布斯月球坑进行光谱测量。S-S/C飞船上的仪器对半人马座火箭撞击掀起的尘埃，以及 由撞击造成的两部分的碎片羽焰进行监测。

11与13日，美国国家航空航天局的科学家宣布，在任务所包含的近红外和紫外线光谱测量中，均发现水的存在迹象。海洋光学的ALICE提供紫外线测 量，并进一步证实了近红外测量的发现。美国国家航空航天局的科学家根据收集的数据估计，从半人马座火箭撞击造成的20-30米宽的月球坑中挖掘的物质中， 器械共发现了约220磅水。人们希望，月球上的水可以为进一步宇宙探索搭建新的舞台，开发可饮用水，通过其中的氢分子和氧分子，制造获取火箭燃料。

海洋光学的高灵敏度QE PRO光谱仪适合于经受太空的严酷环境——极端高温或极端低温、辐射、冲击和振动。ALICE的波长范围为 270-650 nm，光学分辨率低于1.0 nm，精确度超高，被设计用以鉴定离子水（619nm时可见），氢氧基（308nm时可见）以及其它的含碳有机分子。尽管测量中，喷出物会反射陨石坑壁散 射出来阳光，但装置的薄型背照式探测器却能够充分利用可见光。

ALICE是在与欧若拉设计和技术公司的合作下研发的，该公司在任务中具有十分重要的地位，研发了能够从撞击和喷出物羽焰中收集光的光学技术。来自 欧若拉的戴夫·兰蒂斯博士（Dave Landis）是此次月球陨坑观测与遥感卫星科学小组唯一来自私人企业的成员。该公司专业从事COTS仪器的低成本改良，以用于航空航天业以及其他高要求 自然环境。

海洋光学与欧若拉设计和技术公司在美国航空航天局的其它太空项目上也有合作，包括ChemCam火星任务。围绕海洋光学的HR系列光谱仪设计了一个 装置，将成为研究这颗红色星球上岩石和土壤成分的任务的一份子，计划将于2011年秋季发射。欧若拉设计和技术公司正在研发光谱系统，用于美国航空航天局 的LADEE任务(在海洋光学QE PRO的基础之上)，以及O/OREOS任务（基于其USB2000+）