太阳先生访问【第五届日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)】

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日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)国家航空航天探索创新中心

■产品 四台 XC-500AF 人工太阳照明器
■用途 月球和行星表面的太阳环境模拟测试
■地点 相模原校园空间探索实验室
■网站 http://www.ihub-tansa.jaxa.jp/

我们采访了太空探索创新中心的 Yasuhiro Katayama。

请向我们介绍一下太空探索创新中心的概况。

太空探索创新中心通过不同领域的融合创造创新,正在构建一个旨在扩大太空探索的用途并将其商业化的新系统。

从事地球“探索”、“创造”、“建设”、“居住”等活动和研究的民间企业、大学和研究机构向我们询问未来探索月球和火星所需的技术我们还正在开展联合研究,并提出将其应用于地面技术将极大改变我们的生活(导致创新)的提案。

太空探索实验舱进行哪些实验?

在这里,我们利用大型室内实验场“太空探索场(面积:400平方米,沙子总重:425吨)”进行各种太空探索研发的实验和测试。

其中,最重要的测试之一是在月球或行星上再现没有阳光照射的暗室环境,或者太阳高度角较低(例如在极地地区)的情况的测试。

在太空探索中,太阳的影响如何参与是极其重要的。
因此,通过使用Selick的人造太阳照明,我们能够尝试各种照明环境。

此外,我们使用真实大小的着陆器和重达数百公斤的探索机器人来执行着陆后功能(它是否正常移动?是否具有行走能力?)和系统测试(每个子系统是否正常工作并完成其目的) ?))和操作测试(您是否能够执行特定任务,例如拾取和分析石头?)。

在一个小实验室里,我们只能测试一种功能,但由于它非常宽敞,我们可以在大范围内部署真人大小的物体,主要特点是我们可以像在现实生活中一样进行操作测试。

请告诉我们导致此介绍的过程。

此前,我在调布航空航天中心进行研发,那里的高级研究人员使用“塞利克先生的人造太阳照明灯,它与可见光的频率范围非常匹配”来模拟太阳光,我知道这一点,因为我。经常使用它。

听说同一阵容中还包括与热波长和红外波长等波长相匹配的照明灯,但由于这次我不是在评估太阳能电池,所以我想匹配可见光范围内的光频率特性。购买了这款人造太阳能照明灯XC-500AF

我认为也有发光频段很好的LED。然而问题是,在月球等太空环境中,光线会变成平行的。我认为LED可能是不太平行的光源,我认为使用塞利克先生的氙气灯更像是点光源的人造太阳照明将能够创造出适合月球的光环境。

月亮处于真空中,没有大气层的漫反射,因此当有阴影时,它会清晰地呈现黑白。为了在地球上重现这一点,点光源比面光源更好,因此塞利克先生使用氙灯的人造太阳能照明比 LED 更合适。

然而,单个XC-500AF灯太小,所以我组合了四个灯,所以从这个意义上说它不再是点光源(笑)。

所以,导致我购买的过程是我的前辈用过它,我认为它可能适合模拟可见光范围内且接近点光源的月球表面环境。

人造太阳能照明在这里进行的研究中发挥什么作用?

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和其他外国航天机构也在考虑在月球上建立基地的各种想法和建议。因此,我们也在考虑这样一个问题:“如果我们要在月球上建立基地,我们应该建在哪里?”

每个月都会有一天发生变化。
这意味着有连续14天的白天和连续14天的夜晚。因此,白天,气温持续上升14天,夜间气温持续下降,持续14天,造成极其大的气温变化。

这就是问题所在。

太空中的大部分工作都使用太阳能电池,但白天14天太热,晚上14天太阳能电池无法发电。这使得太空机器人等的使用变得困难。

因此,如果我们要在月球上建立基地,那么建立在南极或北极等极地地区被认为是有效的。极地的原因是,条件与地球相似,但极地的光照条件与午夜太阳相似。研究表明,有些区域大约 90% 的时间都从侧面暴露在阳光下。

极地地区有特殊的光照环境,太阳从侧面直射,因此有必要在地球上进行模拟该环境的测试。因此,我决定从侧面照明,而不是从天花板安装灯。

从侧面打光,影子会变得很长。实际上,当您尝试导航流动站()时,会发现相当多的阴影。该漫游车有“避开大阴影区域”等限制,因此有必要模拟这种环境。 () 太空开发中用于旅行和观察地外天体表面的车辆。 (来自维基百科)

在 JAXA 太空探索实验舱使用人造太阳照明器 XC500AF 进行漫游车操作测试

这是因为相机图像变得不可见并且太阳能电池不再发电。当然,你可以使用蓄电池或汽车灯,但基本上我正在考虑在阳光一直照射的环境中工作。

在这样的环境下,即使出现难以想象的光照环境,流动站是否能够正常前进,或者是否能够执行复杂的任务,或者是否能够正常抓取物体,但不会处于阴影中我们要测试一下孩子是否能用这种方式抓住物体。

为了模拟这种环境,创造一个阳光从侧面照射的环境非常重要,类似于月球的两极地区,因此我们正在使用人造太阳光进行测试。

当你实际使用它的时候,你有没有注意到一些有趣的事情或者类似的事情?

到目前为止,我还没有发现任何让我觉得“这太不同了!”的事情

然而,它看起来很不一样。例如,一个沙箱,从天花板照射时看起来很平坦,但从侧面照射时,它会变得稍微不均匀,并有斑驳的阴影。当然,这样的事情是在意料之中的,但是当你亲眼看到的时候,你会得到这样的印象:“哦,原来是这样。”

是否需要判断光谱分布是否接近太阳光?

我还没有测试过,但是当展示相机的性能时,如果使用其他照明使特性出现偏差,它可能看起来会有所不同。当然,我们假设了实际环境,并通过仅将相机放置在测试室中来检查其光学特性来进行测试,但即使在太空探索领域的这种广域实验中,我们也相信尽可能多地进行测试。需要提供接近现实的照明环境。

在外太空,没有大气吸收,因此光线可能会偏蓝一些。人造太阳灯还具有提高色温的滤光片。然而,当您使用该滤镜时,照度会稍微降低。

你所说的就是降低其他灯的亮度,只留下蓝色。
目前的人造太阳照明模拟了地球上的光学特性。为了更接近太空环境,可以引入此类滤镜并以不同的方式使用它们,以更接近月球或火星的照明条件。

如果您将来有任何要求,请告诉我。

我认为这是由于灯的特性而无法做到的事情,但距离越近,照度越高。

※宇宙探査実験棟内の宇宙探査フィールドでの探査ローバの実験の様子(JAXA様提供)

この写真でもわかると思うんですが、ランプに近いほど明るいので、ここら辺を何とか改善できると良いかなと思います。

あと、宇宙探査フィールド全域を照らすことが可能で、位置・角度、強さやフィルタリングが調整可能な万能な平行光源装置があれば理想的です。

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