启航 - 用 Semrock 解答火星的生命之谜



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火星:生命之谜

千百年来,科学家们一直在研究火星上是否拥有生命。如今,太空专家研究指出:火星有可能成为适合人类生存的第二个地球。火星也成为了人类太空移民的首选地。

NASA(美国宇航局)在2020年火星任务中使用了 Semrock 的荧光&拉曼滤光片来检测火星生命物质。可以说,Semrock 既担负着解开火星生命之谜的关键重任,也成为了人类太空移民的先行者。

见证:Semrock 的火星之旅


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(图片:担任NASA火星任务的 ULA Atlas V火箭发射。图片来源:IDEX)

7月30日(星期四)清晨,对于 Moez Adatia 和 Craig Hodgson来说,是人生中不寻常的一个早晨,他们兴奋地目睹了太空探索的历史性时刻。

Craig Hodgson是 IDEX Health &Science 光学团队的研发总监。他说:“我在整个职业生涯中,见证了许多次 NASA(美国宇航局)的发射。但是,这次发射尤其特别。”

“这是一次非常特殊的经历。我亲自参与的硬件设备可以送入太空。并且,它们还将去到火星!”,他自豪且兴奋地说道。

Semrock 光学滤光片销售总监 Moez Adatia说:“我叫醒了我的孩子们,也包括我们的狗,我们全家人在后院观看这次发射。”他的住所距离卡纳维拉尔角空军基地约一小时路程。

“看起来真的非常漂亮。那是一幅完美的画面!”他对这次发射赞不绝口。

火星车 “毅力号” 将在火星上寻找过去微生物的生命迹象,收集这些样本,最后带回地球上进行分析。

助力:神奇的SHERLOC仪器

SHERLOC 是“毅力号”漫游车上的主要生命探测仪器。SHERLOC 全称:用拉曼发光技术扫描宜居环境中的有机物和化学物质(Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals)。是一种新型探测仪器,将帮助人类确切解答,火星上是否存在生命。

本质上,SHERLOC 是一种带机械臂的深紫外(DUV)荧光光谱仪,使用了拉曼和发光技术,扫描周围环境中可能存在的有机物和化学物质,通过识别、收集和储存来自火星的岩石和土壤样本,以及评估水质历史,检测潜在生物特征的存在和生存,并支持回收样品。

2020火星项目起始于2015年,在过去合作过的项目基础上,Semrock 团队与 NASA 共同协作。历经5年,为“毅力号”漫游车上的SHERLOC设备开发了光学滤波片(简称:滤光片)。


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(图片:SHERLOC 的示意图 图片来源:IDEX)

陪伴:有 “机智号”,还有 Semrock

与毅力号伴飞的是 NASA 的“机智号”直升机,他将用来证明在火星稀薄空气中(火星大气密度为地球的1%),进行动力飞行的可能性。“机智号”仅有1.8千克,飞机上装备了导航传感器及多套成像设备。

Semrock 光学滤光片销售总监 Moez Adatia说:“我们面对的是极具挑战的时间表,以及诸多困难的规格参数。但是,我们的团队帮助推动了极限,并为JPL(Jet Propulsion Laboratory 喷气推进实验室)团队开发了具有成本效益的滤光片产品,这真是太了不起了!”

合作:IDEX & NASA

Semrock 于2008年被 IDEX 艺达思集团收购,现隶属于 IDEX 健康和科学公司的生命光学。

IDEX 与 NASA 合作了很多项目,包括各种外太空探索项目,也包括很多太空项目。例如:ICESat-2 项目使用卫星观察地球冰川融化,与国际空间站International Space Station (ISS)合作的3D打印项目,等等。


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(上图为:卫星观察地球冰川融化示意图。图片来源:IDEX)

“毅力号”项目起始于2015年,在过去合作过的项目基础上,Semrock 与NASA共同协作。历经5年,为NASA的该项目开发了光学滤波片(滤光片)。

共赢:NASA 选择 IDEX

首先,共同的价值观,NASA 和 IDEX Health & Science 的价值观中拥有共同的部分,即:致力于人类的健康和科学 (Health & Science)。

其次,是双方团队合作,共同将各项要求推向极致,同时控制价格,提高了成本效益。达到了共赢的目标。

再次,Semrock 的研发能力、经验和研发流程降低了研发成本,提高了研发效率。

最后也是最重要的一点,产品质量。富有挑战的光学及机械参数和严苛的耐受性测试是这个项目的关键。

“NASA 提出了对滤光片的极具挑战性的参数要求,我们对此很感兴趣,因为完成挑战就可以直接支持人类的太空探索。”Semrock 的产品经理 Christopher Fridd 说道。


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(上图为:Semrock的物理耐受性测试标准。图片来源:Semrock.com)

该项目中,滤光片的需求中包括了以下参数:

定制复杂镀膜,能准确检测多种微弱信号

定制薄玻璃基材,重量体积限制

严格的平整度公差,提高成像质量

很小的尺寸公差,适合长途旅行和突发环境变化

温度偏移值,因为火星具有大的昼夜温差

环境耐久性,例如温度、湿度、气压等:太空中低至零下200摄氏度和高至零上100多摄氏度的温度

物理耐久性和其他各种极限测试,可能面对的复杂多变的火星环境、各种意外等。


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(上图为Semrock的薄型滤光片。厚度0.2mm)

随着在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的成功发射,美国宇航局的“毅力号”漫游车和“机智号”直升机已经于2020年7月30日星期四,开启了乘坐ULA Atlas V火箭前往火星的漫长旅程。整个通往红色星球的旅程将历时7个月,并将在2021年2月18日在那里登陆。

我们非常期待着“毅力号”漫游车和“机智号”直升机,在 Semrock 的帮助下,通过拉曼和发光检测,得出检测结果并发回地球。最后也期待小伙伴们一起带着珍贵的采集样品,回到地球。

科技无限,探索无限,生命不止!




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