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拉尔夫 (新视野号)

拉尔夫（英语：Ralph）是2006年发射的“新视野号”太空船上的一个科学仪器[1]。拉尔夫是一款可见光和红外成像仪和光谱仪，根据硬件数据提供相关天文目标的地图[1]。拉尔夫有两个主要的子仪器：LEISA和MVIC[2]。MVIC是英文“Multispectral Visible Imaging Camera”首字母的缩写，是一种彩色成像设备：“多光谱可见光成像相机”；LEISA则是“Linear Etalon Imaging Spectral Array”，“线性标准成像光谱阵列”，是一种用于太空飞行的红外成像光谱仪[2]。LEISA观察1.25到2.5的250个离散波长的红外光 [3]。MVIC是一种推扫扫描仪（英语：Push broom scanner）类型的设计，有七个通道，包括红色、蓝色、近红外（NIR）和甲烷[4]。

木星的拉尔夫的MVIC拍摄的木星合成影像。
拉尔夫的MVIC频道拍摄的木星卫星埃欧。

概述 编辑

拉尔夫是“新视野号”上的七件主要仪器之一，该太空船于2006年发射，并于2015年7月飞越矮行星冥王星[5][6]。

在冥王星，拉尔夫能够观测到许多方面，包括[7]：

拉尔夫和爱丽丝在2015年被用来描述冥王星大气层[8]。拉尔夫在新视野号前往冥王星的途中，在2006年和2007年经过木星时，曾被用来观测木星及其卫星[9][10]。拉尔夫于2007年2月对木星进行了观测，当时“新视野号”距离木星约600万公里（近400万英里）[10]。

2019年1月1日，拉尔夫在“新视野号”飞越期间拍摄了小行星(486958) 天空（Arrokoth在波瓦坦语中意为“天空”）的彩色影像[11]。拉尔夫与远程侦察成像仪（LORRI，Long Range Reconnaissance Imager）一起被用来制作这颗小行星的数位高程图。

拉尔夫的一个版本搭载在露西号上，该太空船将在21世纪20年代访问六颗木星特洛伊和一颗小行星(52246) 唐纳德约翰逊[12]。该太空船的开发人员特别注意到拉尔夫通过分裂光束来观察可见光和红外光，然后同时分析两种光谱的能力[12]。

命名 编辑

 
拉尔夫

拉尔夫是以20世纪50年代电视节目《蜜月客》中的一个角色命名的[13]，“新视野号”的另一个仪器，爱丽丝也一样[14]。

2017年6月，美国国家航空航天局将从“Linear Etalon Imaging Spectral Array”首字母缩写为LEISA的“线性标准成像光谱阵列”以拉尔夫的专案经理的名字，重新命名为“莉沙·哈达韦红外测绘光谱仪”（英语： Lisa Hardaway Infrared Mapping Spectrometer）[15]。莉沙·哈达韦（英语：Lisa Hardaway）是一名航空航太工程师和“新视野号”拉尔夫仪器专案经理，于2017年1月去世，享年50岁[16]。哈达韦被美国航空航太学会（洛矶山分会）授予2015-2016年度最佳工程师，2015年，航空航太女性组织授予她领导奖[17]。2017年夏天，美国国家航空航天局为纪念她，将LEISA频道重新命名[18]。

莉莎为新视野号和我们探索冥王星的成功做出了令人难以置信的贡献，我们想以一种特殊的方法庆祝这些贡献，为她奉献LEISA光谱仪。.

——“新视野号”首席研究员阿兰·斯特恩[18]

观测甲烷 编辑

拉尔夫能力的一个例子是在冥王星表面探测到甲烷（左），覆盖在右侧“LORRI”（远程侦察成像仪）的影像上：

 
拉尔夫探测到甲烷（左）覆盖在LORRI的矮行星冥王星影像上（右）。
 
LEISA通道数据，显示了冥王星的低清晰度红外影像，但记录这颗矮行星的红外光谱为假色。图右中显示的两个红外光谱区域，是图左的全球地图中的轮廓标示区域。1微米为1000nm，可见光低于1微米。

2018年宣告，根据“新视野号”的高分辨率数据，冥王星的一些平原上有由甲烷冰颗粒组成的沙丘[19]。这些沙丘被认为是由冥王星的吹风形成的，冥王星的密度不如地球，并被与太阳系其它地方，如土星的卫星泰坦的沙丘比较[20]。

规格 编辑

 
拉尔夫的MVIC成像光谱特征呈现在冥王星上的水冰，影像顶部用蓝色标注的是LEISA检测到的水冰。
 
这张光线极低的照片是拉尔夫的MVIC，使用星光和冥王星反照照亮的冥王星卫星卡戎的黑暗面。
 
拉尔夫的MVIC拍摄的小行星(486958) 天空的图片（2019年1月2日发布）。

规格[21]：

  • 质量：10.5千克（23英磅）
  • 最大功率使用：7.1 watts
  • 望远镜设计：
  • 口径75 mm[22]。
  • 电子控制板
    • 探测器电子设备（DE）
    • 指令和资料处理（C&DH）
    • 低压电源（LVPS）

一架望远镜将光提供给LEISA和MVIC通道，光由二向色分光镜分离[21][22]。

  • MVIC检测波长在400和975 nm之间的光
  • LEISA检测波长在1250和2500纳米之间的光

MVIC有七个宽而短的CCD，利用时间延迟和积分（英语：Time delay and integration）成像区域[23]。 这些通道的分辩率为5024×32点数，较大的方向提供影像的线束[23]。七个通道中的六个用于延时积分成像，第七个通道的阵列为5024×128，用于导航成帧[23]。MVIC的视野为5.8度宽[23]，帧通道具有5024×128点数大小，是全色的，视场为5.7度×0.15度[24]。不同与其它六个通道，它可以盯着一个目标拍摄影像[25]。此通道的目的是支持光学导航[22]。导航通道是一个作为单幅帧操作的帧阵列，而不是其它通道的通过时间延迟积分生成影像[25]。

MVIC通道[23]：有六个通道使用时间延迟集成，另一个通道采用帧并用于导航[22]。

  • 2个全色通道（观察400至975 nm的波段)
  • 蓝色（400–550 nm）
  • 红色（540–700 nm）
  • 近红外（光的波长由780至975 nm）
  • 甲烷通道（860–910 nm）
  • 导航通道/成帧阵列

2015年7月14日，当“新视野号”距离冥王星47,000公里时，LEISA在距离冥王星最近的地方获得了冥王星的最高分辩率数据，约为3公里/像素[26]。

影像 编辑

在2015年7月14日飞越冥王星期间，拉尔夫收集了冥王星及其卫星的数据，产生了各种影像结果。此外，MVIC颜色通道通常是全色的LORRI影像上的颜色来源。

 
这张2015年7月飞越冥王星的照片包括拉尔夫MVIC的红色、蓝色和近红外颜色数据[27]。
 
拉尔夫的MVIC于2015年7月14日拍摄的冥王星250英里（400公里）的剖面图[28]。
 
尝试仅使用MVIC通道的数据进行自然色视图[29]。
 
LORRI的影像例子。这是2015年飞越矮行星冥王星时的地形图，其中包含来自红、蓝和近红外通道的拉尔夫MVIC数据。这张照片的视野直径约为330英里（530公里）。

(486958) 天空 编辑

 
 
 
拉尔夫MVIC的 (486958) 天空的彩色和光谱影像，显示了其表面微妙的颜色变化。右侧的影像是相同的MVIC彩色影像叠加在更高分辩率的黑白LORRI的影像上[a]

相关条目 编辑

注解 编辑

  1. ^ “新视野号”LORRI和MVIC仪器，在2019年1月1日同时各别拍摄的黑色和彩色照片叠加合成的照片[30]。

参考资料 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 Talbert, Tricia. Spacecraft and Instruments. NASA. 2015-03-25 [2018-10-11]. 
  2. ^ 2.0 2.1 Weaver, et al – Overview of the New Horizons Science Payload
  3. ^ FEATURED IMAGE: A Look From LEISA
  4. ^ Stockton, Nick. The Camera Adding Color to Your Pluto Pics Has Bigger Plans. Wired. 
  5. ^ Pluto | New Horizons | Exploring the Planets | National Air and Space Museum. airandspace.si.edu. [2018-10-11]. 
  6. ^ New Horizons' Dramatic Journey to Pluto Revealed in New Book. Space.com. [2018-10-11]. 
  7. ^ Meet Ralph, the New Horizons Camera Bringing Pluto into Sharp Focus – SpaceNews.com. SpaceNews.com. 2015-07-11 [2018-10-11]. 
  8. ^ New Horizons begins Pluto observations ahead of July flyby – NASASpaceFlight.com. www.nasaspaceflight.com. 19 January 2015 [2018-10-11]. 
  9. ^ NASA – Jupiter Ahoy!. www.nasa.gov. George Diller : KSC. [2018-10-11]. 
  10. ^ 10.0 10.1 NASA – A Look From LEISA. www.nasa.gov. [2018-10-11]. 
  11. ^ New Horizons explores the Kuiper Belt
  12. ^ 12.0 12.1 Aboard the first spacecraft to the trojan asteroids—NASA Ralph's next adventure. phys.org. [2018-12-19]. 
  13. ^ Honeymooners, The. Encyclopedia of Television. The Museum of Broadcast Communications. [2018-10-11]. （原始内容存档于2014-10-06）. 
  14. ^ Gipson, Lillian. NASA's New Horizons Mission Honors Memory of Engineer Lisa Hardaway. NASA. 2017-06-23 [2018-10-11]. 
  15. ^ Gipson, Lillian (编). NASA's New Horizons Mission Honors Memory of Engineer Lisa Hardaway. NASA. June 23, 2017 [June 27, 2017]. 
  16. ^ Lisa Hardaway, pioneering Ball Aerospace engineer in Boulder, dies at 50. 26 January 2017. 
  17. ^ Lisa Hardaway, pioneering Ball Aerospace engineer in Boulder, dies at 50. Daily Camera. 26 January 2017 [2018-12-19]. 
  18. ^ 18.0 18.1 Gipson, Lillian. NASA's New Horizons Mission Honors Memory of Engineer Lisa Hardaway. NASA. 2017-06-23 [2018-12-19]. 
  19. ^ Koren, Marina. What Pluto and California Have in Common. The Atlantic. 2018-05-31 [2018-10-18]. 
  20. ^ A brief history of Pluto. Nature. January 2006, 439 (7075): 378–9. Bibcode:2006Natur.439..378.. ISSN 0028-0836. PMID 16437073. doi:10.1038/439378b  . 
  21. ^ 21.0 21.1 Ralph: A Visible/Infrared Imager for the New Horizons Pluto/Kuiper Belt Mission
  22. ^ 22.0 22.1 22.2 22.3 Ralph: A Visible/Infrared Imager for the New Horizons Pluto/Kuiper Belt Mission
  23. ^ 23.0 23.1 23.2 23.3 23.4 Meet Ralph, the New Horizons probe imaging tool responsible for Pluto photos. DPReview. [2018-10-18]. 
  24. ^ PDS: Instrument Information. Planetary Data System. NASA. [2018-12-19]. 
  25. ^ 25.0 25.1 PDS: Instrument Information. 
  26. ^ "Highest Spatial Resolution New Horizons Leisa Spectral-Imaging Scan of Pluto"
  27. ^ Talbert, Tricia. New Horizons Publishes First Research Paper in 'Science'. NASA. 2015-10-15 [2018-10-24]. 
  28. ^ Catalog Page for PIA20726. photojournal.jpl.nasa.gov. [2018-10-24]. 
  29. ^ New Horizons. pluto.jhuapl.edu. [2018-10-24]. 
  30. ^ Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. First color image of Ultima Thule. Applied Physics Laboratory. 1 January 2019 [2 January 2019]. （原始内容存档于2 January 2019）. 

外部链接 编辑

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