激光器激光助力探测极寒土卫上的生命起源，获取时空脉冲太空|土卫六|蜻蜓

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江苏激光联盟导读：
科研人员一直致力于研究控制激光，让激光在深太空依旧”听话“地工作。最近一研究团队为“蜻蜓”探测任务（计划于2026年发射升空，并于2034年抵达土卫六）制造低成本、高效的激光，助力探测极寒土卫上的生命起源，获取时空脉冲。

在土星（Saturn）的天然卫星土卫六（Titan ，土星最大的卫星）上，液态甲烷和其他碳氢化合物如雨般落下，在冰冻的水面上“雕刻”出河流、湖泊和海洋。这个冰冷世界上的复杂化学反应可能与生命最初出现在地球上的时期极为相似，或者它可能产生一种全新的生命类型。想象一下更远的地方——几光年之外的深空，一个黑洞撕碎了一颗死星的超密度核心，扭曲了空间本身的结构，并发出穿越宇宙的时空波，是不是感觉尤其神奇和震撼？

Dragonfly无人机探测器来源：EAPS在马里兰州绿带城戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的太空激光装配洁净室(Space Laser Assembly Cleanroom ， SLAC)里，激光和光电部门正在为NASA的蜻蜓（Dragonfly）号探测器和欧洲航天局(欧空局)的“激光干涉空间天线(LISA)”制造激光，该天线将测量大规模碰撞引起的时空波。
瑞士电子和微技术中心(CSEM)的测试台上摆放着的第一台激光样机。 CSEM将对激光进行测试和表征，用于LISA在太空中进行引力波实验。来源：欧洲航天局/CSEM
美国宇航局物理学家Barry Coyle说：“要完成这项工作并不容易，因为一切都必须十分完美，不能有一丝瑕疵。而控制激光很难。通俗点来说它们有点像是带有惰性的工作者，工作起来总会带点‘脾气’ 。这就是为什么在一个地方组装它们对生产效率和成本控制至关重要。这也正是SLAC形成的初衷。 “SLAC是在“冰卫星-1”(ICESat-1)发射后就着手构思、设计的。 ICESat-1搭载了地球科学激光测高仪系统（由马里兰大学和Goddard联合制造）。根据研究人员解释，尽管其激光效果很好，但在美国宇航局之外生产太空飞行激光系统可能既昂贵又低效。而激光在内部实验室生产，这些费用可以大幅减少。此外，可以节省时间和精力。
约翰·霍普金斯应用物理实验室探测器相关工作人员目前，该团队正在SLAC为蜻蜓探测器开发一种紫外激光器——蜻蜓质谱仪激光器，包括一架用于在土卫六表面多次停留的旋翼机着陆器。该着陆器是在马里兰州的约翰·霍普金斯应用物理实验室设计和建造的，将携带全套仪器对材料进行采样，并进一步了解土卫六表面组成和其他特性。
蜻蜓质谱仪(Dragonfly Mass SpectrometerDraMS)激光:THANOS(Throttled Hydrocarbon Analysis by Nanosecond Optical Source ，纳秒光源节流烃分析)工程模型。来源：NASA/Matt MullinGoddard激光工程师Matt Mullin目前正在研究DraMS激光器，他的日常工作包括构建或校准硬件、构建激光器或运行子组件测试。 “通常而言，紫外线激光束将向下聚焦到一个样品杯中，样品杯中装有土卫六的一些表面材料。光束将从样品中解吸分子化合物，并激发离子(带净电荷的原子和分子)、吸收到质谱仪中，从而使科学家可以用质谱仪来检测样品的成分。 ”【激光器|激光助力探测极寒土卫上的生命起源，获取时空脉冲】
SLAC热真空室，用于对航天级激光系统进行环境测试。 ICESAT-2号和GEDI激光雷达探测器利用该真空室进行风险鉴定和风险降低测试。随后会就飞行和工程模型蜻蜓质谱仪激光器以及工程模型LISA激光器进行测试。来源：NASA/Matt Mullin
Mullin说：“我们过去曾向土卫六发射过探测器，但这一仪器和此次任务注定要对这个非常有趣的卫星在之前的探索中所涉及的许多谜团进行详实解答。探索这个卫星是否有可能孕育任何形式的生命将会非常有趣。 ”然而，极冷的温度和土卫六大气层及其表面的甲烷对探测构成了障碍。如何让激光到达那里，又如何让它在那里“听话”地工作？这是两个最突出的挑战。要想解决这些问题，仪器要尽可能小，重量和能耗要最小化。除此之外，还需要完美的条件才能让激光正常工作，让光“听话” 。 SLAC有助于让科研人员拥有一个中心位置进行光学粘合、组件清洁和所有基础设施的其他操作。除此之外，美国宇航局为欧空局领导的LISA任务所设计的激光也将在实验室建造。 LISA将是第一个空时（space-time）波/引力波天基观测站。欧空局希望通过测量黑洞碰撞等极端剧烈事件产生的空间引力波来检验爱因斯坦的引力理论。

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