研究人员探讨用激光铺设月球道路和飞行器着陆坪的新方法

研究人员探讨用激光铺设月球道路和飞行器着陆坪的新方法一项研究证明了激光熔化月球土壤的潜力，利用现场现有资源在月球上建造道路和着陆坪。据《科学报告》（ScientificReports）刊登的一项概念验证研究报告称，利用激光将月球土壤熔化成更坚固、更有层次的物质，就有可能在月球上建造铺设好的道路和着陆坪。尽管这些实验是在地球上使用月球尘埃的替代品进行的，但这些发现证明了这项技术的可行性，并表明它可以在月球上复制。不过，科学家们表示，可能还需要进一步的工作来完善这一过程。月球尘埃的挑战偶氮月球尘埃给月球车带来了巨大挑战，因为月球重力水平低，尘埃受到干扰后往往会四处飘散，可能会损坏设备。因此，道路和着陆坪等基础设施对于减轻尘埃问题和促进月球上的运输至关重要。然而，从地球运输建筑材料成本高昂，因此必须利用月球上的现有资源。PAVER联合企业利用12千瓦二氧化碳激光器将模拟月尘熔化成玻璃状固体表面，以此在月球表面铺设路面。在克劳斯塔尔理工大学安装的设备上，该研究小组实现了5-10厘米的光斑大小。通过反复试验，他们设计出一种策略，利用直径为4.5厘米的激光束，制造出直径约20厘米的三角形空心几何形状。这些形状可以相互交错，在大面积的月球土壤上形成实心表面，用作道路或着陆坪。资料来源：PAVER联合企业方法和结果Ginés-Palomares、MirandaFateri和JensGünster用二氧化碳激光熔化了一种名为EAC-1A的细粒材料（由欧空局开发，作为月球土壤的替代品），以模拟月球尘埃如何在月球上被聚焦的太阳辐射熔化成固体物质。研究人员试验了不同强度和大小的激光束（分别达到12千瓦和100毫米宽），以制造出坚固的材料，但他们发现，激光束路径的纵横交错或重叠会导致开裂。他们开发了一种策略，使用直径为45毫米的激光束来制作三角形、以空心为中心、大小约为250毫米的几何形状。作者认为，这些形状可以相互交错，在大面积的月球土壤上形成实心表面，用作道路和着陆坪。在克劳斯塔尔理工大学安装的设备上，PAVER联合企业实现了5-10厘米的熔化模拟月球尘埃的点尺寸。通过反复试验，他们设计出一种策略，使用直径为4.5厘米的激光束来制作直径约20厘米的三角形空心几何形状。这些形状可以相互交错，在大面积的月球土壤上形成实心表面，用作道路或着陆坪。资料来源：PAVER联合企业在月球上实施根据作者的计算，要在月球上复制这种方法，需要从地球上运来一个约2.37米见方的透镜，代替激光器充当太阳光聚光器。所需的设备体积相对较小，这将是未来月球任务的一个优势。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395099.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395099.htm

科学家脑洞大开，计划用太阳透镜融化月尘在月球铺路

科学家脑洞大开，计划用太阳透镜融化月尘在月球铺路当月球车在月球上行驶时，由于重力很小，被打散的月尘会飞起来而不会落下。这些尘埃非常小，并且磨损性强，如果进入设备中会造成很大的损坏（月尘甚至侵蚀了阿波罗任务的太空服）。要想在月球上建立有效的交通系统，坚固的道路和着陆平台是必不可少的，但是把建造道路所需的材料送到月球表面是非常昂贵的。德国阿伦大学的研究人员发现，他们可以熔化月球土壤来制造一种更加坚固、稳定的物质，这种物质实际上是由几层融合在一起的月尘组成的，可以锁住极细的尘埃。这种材料不仅可以防止月球车扬起尘埃，还可以防止火箭发动机在降落和起飞时扰动尘埃。这项研究已发表在《》杂志上，该团队在地球上进行的实验使用了一种代替月尘的物质，叫做EAC-1A，这是欧洲航天局（ESA）为了这类实验而开发的。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

欧空局研究融化月尘以铺设月球道路

欧空局研究融化月尘以铺设月球道路即使在首次机器人着陆之前，月球尘埃也一直是太空工程师的心头大患。人们一度对月球表面知之甚少，以至于担心陨石坑甚至整个月海都可能被极细的尘埃填满，这些尘埃会像宇宙流沙一样吞噬航天器。幸运的是，事实证明并非如此，但第一批探险者发现的情况几乎同样糟糕。阿波罗号宇航员和机器人探测器（如"勘测者"号和苏联的"月球霍德"号）所遇到的月球尘埃由于完全没有水的冲刷和大量的静电而变得非常粘稠，因此它覆盖了所有东西。更糟糕的是，灰尘由非常锋利的磨蚀性颗粒组成，会在短时间内磨损机器和宇航服，与此同时灰尘还是一种很强的热绝缘体，阿波罗17号使用的漫游车差点因为过热而宕机，月球车2号的散热器也被灰尘覆盖而毁坏。由于这些原因以及其他一些原因，月球基地静静地坐落在月球土壤上的老套场景正是工程师们想要避免的。答案显而易见，那就是像我们在地球上做的那样，在道路和工作区域铺上沥青。由于在月球上很难找到沥青，由德国BAM材料研究与测试研究所领导的欧空局科学家们将目光转向了激光。这个概念并不新鲜。1933年，威尔-W-比奇（WillW.Beach）曾建议用巨型透镜集中阳光，融化沙子来修建道路。欧空局团队希望在月球上采用类似的方法，使用几米宽的菲涅尔透镜来聚焦月球上的阳光。但为了使他们的实验简单易行，作为PAVER项目的一部分，一台12千瓦的二氧化碳激光器代替了太阳和透镜。使用激光烧结模拟月球尘埃图/ESA利用模拟月球尘埃，PAVER团队所做的不仅仅是将小点尘埃变成熔融玻璃。相反，直径为4.5厘米（2英寸）的激光束被用来制造直径约为20厘米（8英寸）的不同几何形状，这些形状可以像瓷砖一样锁定在一起，形成道路和着陆垫等大型表面。这种材料是玻璃状的，很脆，在压缩时可能会破裂，但它可以在原地修复，而且可以通过熔化更大的区域并将其分层来使其更加坚固。预计最终可以建造出像100平方米（1076平方英尺）的着陆坪这样的结构，它由2厘米厚（1英寸）的致密层组成，可以在大约115天内建造完成。此外，PAVER方法还可用于制造月球前哨站其他结构的一般建筑材料。这项研究发表在《自然-科学报告》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390677.htm

NASA研发新型激光器 在未来可帮助宇航员寻找月球上的水

NASA研发新型激光器在未来可帮助宇航员寻找月球上的水来自美国宇航局戈达德太空飞行中心的工程团队开发了一块小巧却强大的激光器，在未来能够帮助宇航员寻找月球上的水。该激光器的体积比美分硬币海啸，利用量子力学效应产生太赫兹（THz）范围内的光束，用于寻找隐藏的水。在过去十多年时间里通过Chandrayaan-1等任务，我们一直确认的一点是月球上存在着水。该轨道器使用光谱仪对月球表面进行成像，该光谱仪测量不同波长光的反射和吸收，从而可以揭示存在的物质的成分，包括水分子。尽管这些仪器非常实用，但它们的灵敏度无法区分水和类似形式（如游离氢离子和羟基）。更精确的仪器称为外差光谱仪（heterodynespectrometers），通过将入射光与设备中的激光相结合，然后测量两个光源之间的差异，专注于更紧凑的频率范围。戈达德工程师设计了一种可以调谐到水所在太赫兹频率的设备。现有的产生太赫兹波的振荡器和激光器是体积庞大、笨重且耗能，但他们设法将设计缩小到硬币大小。为此，该团队利用了一些奇怪的量子技巧。该团队设计的设备叫做量子级联激光器，它由一系列超薄半导体材料层组成。发射的光子进入这道屏障——由于这些层太薄，光子更有可能忽略屏障而出现在另一侧，这种现象称为量子隧穿。当一个光子到达另一边时，它会激发其他光子，因此当它们穿过设备中堆叠的80到100层时，最终结果是一串具有太赫兹能量的光子级联。波导和薄光学天线使光束聚焦更长时间。该团队表示，即使配备电源、处理器和光谱仪等硬件，整个系统也可以装入茶壶大小的设备中。这意味着未来的宇航员有可能使用手持版本在月球、火星或其他天体上寻找水。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309089.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1309089.htm

"隐形光栅"仅用空气和声音就能弯曲激光

"隐形光栅"仅用空气和声音就能弯曲激光可弯曲激光束的空气光栅的艺术家印象图图/联合国可持续发展教育十年（DESY）科学传播实验室在光学系统中，激光通常通过透镜和反射镜重新定向，但在高能量情况下，例如用于材料加工、粒子加速器或聚变能研究的激光，这些易损部件可能需要经常更换。新项目的首席研究员克里斯托夫-海尔（ChristophHeyl）说："在这一功率范围内，反射镜、透镜和棱镜的材料特性极大地限制了它们的使用，在实际应用中，这些光学元件很容易被强大的激光束损坏。此外，激光束的质量也会受到影响。相比之下，我们已经成功地在不接触的情况下偏转了激光束，从而保证了激光束的质量。"DESY团队的替代方案是利用声学原理雕刻空气。声波本质上只是气压的变化，因此将音量调得足够大，就能产生足够强大的声波来悬浮物体，或者在这种情况下，操纵光本身。研究人员使用一对面对面的超声波扬声器，产生密度较高或较低的空气袋，形成条纹光栅图案。当红外激光束穿过该光栅时，光的偏转效率超过50%。研究小组表示，通过进一步的工作可以实现更高的效率。这些测试涉及到相当强大的设备--激光器的功率高达20千兆瓦，而扬声器的音量需要达到140分贝，也就是几米外喷气发动机的音量。不过值得庆幸的是，由于是超声波，人耳无法察觉。研究小组表示，这种技术可以作为激光器的快速开关，未来的工作可以尝试形成光栅以外的其他形状，包括透镜和波导。而且，他们也不需要局限于普通的空气。"海尔说："首先，我们用普通空气尝试了我们的技术。接下来，我们还将使用其他气体，以便利用其他波长、其他光学特性和几何形状。"这项研究发表在《自然-光子学》（NaturePhotonics）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387927.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387927.htm

科学家尝试用激光和镜子将月球表面融化成道路

科学家尝试用激光和镜子将月球表面融化成道路研究人员设计了一种使用强大的激光在月球上铺路和着陆场的工艺。该技术可以帮助为永久性月球基础设施奠定基础，同时需要最少的地球资源。每当月球车沿着月球表面行驶或航天器着陆和升空时，都会扬起大量灰尘。由于月球的引力微弱，灰尘在空气中停留的时间比在地球上的时间要长得多，随着时间的推移，会对着陆器和其他设备造成严重损坏。让物体着陆并在铺好的路面上移动它们会有很大帮助。该方法涉及镜子和类似透镜的装置聚集阳光，将灰尘熔化成玻璃状状态。工程师将熔化的岩石浇铸成三角形，并将它们排列成格子状图案以形成路面。研究人员用12千瓦二氧化碳激光器代替太阳光放大镜，并在模拟月球土壤上使用，成功测试了这一过程。虽然该设备需要从地球运输，但它可以提供一种有效的方法，帮助使用现有的材料建造永久性月球基地，从而最大限度地降低成本。各国太空组织将尝试开发利用月球自然资源的方法，以提高可持续性，同时执行未来的月球任务，今年进行的多次任务均取得了不同程度的成功。俄罗斯政府和一家日本私人公司合作的两架着陆器都失败了，因为每个着陆器都在地面坠毁。日本的这次尝试可能是非政府实体首次登陆。与此同时，印度成为继俄罗斯、美国和中国之后第四个在八月登陆月球的国家。尽管印度的着陆器在月球表面断电后未能苏醒，但该任务的测量结果证实了月球土壤中存在硫，这可能会扩大未来的探索工作。在接下来的几年内，美国宇航局的阿耳忒弥斯计划希望自20世纪70年代的阿波罗任务以来首次将人类送上月球。此外，美国宇航局和中国计划在本世纪末建立核动力月球基地，到2040年，3D打印机可以在月球表面建造房屋。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389849.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389849.htm