Lidar űralkalmazásokhoz
(Rovat: Új eszközök és anyagok, Távoli világok kutatói - 2012.03.09 07:15.)

A már az űrtávérzékelésben is alkalmazott „lézeres radar” elvén működő berendezéseknek nagy jövője lehet a bolygókutatásban, az űreszközök precíz landolásában vagy összekapcsolásában is.

A radarhoz hasonló elven, de nem rádióhullámokat, hanem sokkal kisebb hullámhosszú lézersugarakat használó lidar (light detection and ranging, fényérzékeléssel működő távolságmérés) egy jól ismert távérzékelési eljárás. Lényege, hogy a kibocsátott lézerimpulzusoknak a céltárgyról való visszaverődéséből, az ahhoz szükséges futási idő méréséből megállapítja a távolságot. A lézernyalábbal a tárgyat „letapogatva” annak térbeli szerkezetére lehet következtetni. Mivel a lézersugarak hullámhossza több nagyságrenddel rövidebb a radarok centiméteres tartományú hullámhosszánál, az ilyen mérések sokkal pontosabbak lehetnek. A keskeny lézernyalábok nagy felbontást tesznek lehetővé. A lézerszkennerek földi alkalmazásai közül érdemes megemlíteni például az épületek, ipari létesítmények felmérését, meteorológiai, katonai alkalmazásokat, repülőgépről végzett környezetvédelmi, mezőgazdasági célú felméréseket.

Tíz másodperces tesztkép egy autóról, az ABSL lidar prototípusával. (Kép: ESA / ABSL)

Az Európai Űrügynökségnél (ESA) azon igyekeznek, hogy a mostaninál lényegesen kisebb méretű, így űreszközök fedélzetére is könnyebben telepíthető lidarberendezést fejlesszenek ki. A lézeres távolságmérést már most is alkalmazzák az űrben. Amikor például az európai teherűrhajók (ATV) megközelítik a Nemzetközi Űrállomást (ISS), az automatikus dokkolást ilyen mérésekkel is segítik. A Naprendszer majdan meglátogatandó égitestjei felszínének letapogatására a jövőben bevethető lenne a képalkotó lidar technológiája. Ennek egyik nagy előnye, hogy a felszín feltérképezéséhez nem volna szükség napfényre – a módszer teljes sötétségben, de vakító fényben is működőképes. A lidar alkalmas volna a felszínre küldendő leszálló egységek biztonságos landolási helyének kiválasztására. Emellett mozgó felszíni egységek (roverek) irányításához is fel lehetne használni. Végül hasznát vehetnék különböző modulok összekapcsolásához a bolygó körüli pályán is. Például egy marsi mintahozó küldetés esetén így csatlakozhatna az anyagmintát begyűjtött egység a bolygó körül keringve „várakozó” anyaszondához.

Igazi kihívás az űreszközökre szerelhető kis méretű és kis energiafogyasztású, megbízhatóan működő lézerszkennerek megalkotása. Erre szövetkezett az ESA, mindjárt két ipari partnerrel is. A párhuzamos fejlesztések egyikét a Németországi Jenában levő Jena-Optronik vezette konzorcium, a másikat az ABSL (Culham, Nagy-Britannia) irányította cégcsoport végzi. A cipősdoboz méretű berendezések egyik lelke a mozgatható tükör, amellyel a lézernyalábot a céltárgy gyors letapogatására lehet bevetni. A másik az érzékeny fénydetektor, amely a visszavert sugárzást akár több kilométer távolságból is képes érzékelni. A remények szerint a munka eredménye a ma kereskedelmi forgalomban kapható lézerszkennekrek tömegének és energiaigényének legalább 70%-os csökkentése lesz. Ha ez megvalósul, akkor az eredménynek nyilván a földi alkalmazások is hasznát látják majd.

Az ESA 2019-re tervezett holdi leszálló szondája kísérőnk déli pólusvidékén jutna a felszínre. Biztonságos leereszkedését lidar módszerrel segítenék. (Kép: ESA)