• 产品名称:女科学家讲科普 来自太空的“慧眼”——航天遥
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  • 发布时间: 2021-04-27
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  中邦科学院上海技能物理斟酌所斟酌员,博导,上海市女科学家联谊会会员。目前从事航天遥感光电子器件的斟酌事务。

  有首歌唱得好:“借我借我一双慧眼吧,让我把这烦扰看得清显露楚明解析白真逼真切…….”

  要看清寰宇万物,更需求一双明亮的眼睛,需求那些超越人类眼力极限的聪明之眼。

  寰宇无穷,人眼的视野却是有限的。通过本人的双眼,咱们只可看到目下的美景,就像下图所示意的相同;

  而要是咱们用发射卫星用航天仪器来取代人眼,去到几百公里乃至几万公里的太空、去俯瞰咱们奇丽的地球,就能够看得更众、看得更远,能够对伟大宇宙实行科学探寻。

  有了航天遥感仪器,人类的视野取得了极大的拓展。它们看得更远,能够俯瞰地球,能够探视月球、火星,还能够探寻宇宙根源;它们看得更众,可以看到人眼能感知的可睹光和人眼所无法感知的红外光音信。

  这些航天遥感仪器之于是可以全天候地“看到”大气、海洋、陆地、河道和矿产资源等,是由于它们有一个对红外线出格敏锐的“眼睛”。

  装置正在航天遥感仪器上的那双“慧眼”,是红外探测器。它是一种光电转换器件,可以把入射的衰弱红外光转换为能够衡量的电信号的元器件。和咱们熟练的太阳能电池雷同的是,它们的职司也是把“光”改革为“电”。区别正在于,太阳能电池是将“可睹光”转换为“电”,而红外探测器是将红外光信号转换为电信号输出。

  咱们人眼可以看到的光叫作“可睹光”,波长正在400nm-750nm之间,而眼睛可以感想到的“赤橙黄绿青蓝紫”各类颜色的光,都来自于红、绿、蓝三种根本色,只是波长各纷歧致。

  红外光也叫红外线,波长介于微波与可睹光之间(睹图7中的电磁波谱波长的散布)。它的波长比可睹光中的赤色光要长。

  任何温度高于绝对零度(-273.15℃)的物质,都能够发出红外光。也即是说,地球上的一共山水河道、矿物、兴办、动植物等等,包罗咱们每局部,城市发出红外光!物体的温度越高,辐射出的红外线越众。物体的元素特色差别,辐射出的红外线波长也差别。

  因而,咱们给航天遥感仪器上装置上红外探测器这双“慧眼”,就能通过“看”到一共宗旨红外辐射光的巨细和波长音信,来实行对地球大气、海洋水色水温、地物矿产资源、境况磨难以及军事宗旨的探测。

  红外波段能够分为短波红外、中波红外、长波红外、甚长波红外以及远红外,差别波段探测都有差别的用处。这下,纵使正在伸手不睹五指的黑夜,它也能像歌曲里唱的那样——“把这烦扰看得清显露楚明解析白真逼真切”了。

  红外探测器由一个个像元构成,是应用对红外光敏锐的特别半导体质料,过程良众道庞大的半导体工艺制备而成。目前一经从单位的器件开展到2048×2048元(400万像素)的红外面阵器件,因为这类器件事务是日常部署正在成像透镜的焦面上,于是它们又被叫做红外焦平面器件(IRFPA)。

  红外焦平面探测器的像元尺寸每每为20~30微米,这是由卫星的轨道高度和仪器的空间分离率以及光学体系协同裁夺的;探测器的元数(即规格巨细)和空间分离率协同裁夺了仪器所能看到的视场巨细,即仪器的刈幅(日常30公里~300公里不等)。

  以天宫二号上的尖端相机--众角度宽波段成像仪为例,上面装置了800×2个像元短波红外探测器和400×2个像元的长波(热)红外探测器,它能够看到300公里幅宽的海洋水色、水温,叶绿素、悬浊物含量、洋流音信。

  跟着航天遥感技能的开展和升高,科学界对遥感仪器提出了“四高”的央求:高空间分离率、高时辰分离率、高光谱分离率和高辐射分离率。相应地,咱们对红外探测器的功能和规格央求也越来越高。

  回忆过往,红外探测器的开展惟有短短五十众年的汗青,已从一代、二代器件开展到第三代器件。目前,融入智能化观点的第四代器件也正在斟酌中。

  咱们笃信,红外探测器这种拓宽人们感知寰宇才干的技能,这双一连“进化”的慧眼,他日还将为人类做出更众的功勋。

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