激光雷达通过脉冲激光束扫描目标并测量回波时间,由于激光雷达使用波长较短的光波,而非无线电波,因此,可提供纳米级的测量精度,而雷达只能精确到厘米。
目前,激光测距已经用于空间轨道交会对接。如ESA的ATV货运飞船。当ATV靠近国际空间站几厘米时,ATV上的发射器发射激光光束来判断距离国际空间站的精准距离。
为了深入的探索太阳系,欧洲航天局希望利用三维成像激光雷达获得完整的目标图片信息。三维成像激光雷达相当于立体成像,但是激光雷达能够在完全黑暗或强光照射的环境下工作。
该项目负责人若昂•佩雷拉介绍,这种激光雷达3D成像技术有三个潜在的应用领域:一是用于行星着陆器的引导、导航和控制,尤其是安全着陆导引;二是用于行星表面的转向漫游车;三是用于行星轨道对接导引,如火星样本返回任务中,导引上升舱返回火星轨道与在轨舱对接。
“陆地成像激光雷达已经存在,通常用于扫描建筑物或工业用地,但他们太笨重不适合在太空使用。”佩雷拉说,“目前的挑战是如何生产出一种新型成像激光雷达,体积更小,耗能更低。”目前,工程师们正在开发新型的探测器和微型光学镜片来使激光雷达体积更小。“我们期望新型激光雷达能够比目前商用成像雷达减小至少70%的体积和能耗。”佩雷拉说。
激光成像雷达技术项目已经获得欧洲航天局基础科技研究项目(一项旨在发展有潜力技术的项目)的支持。该项目由德国和英国两家机构分别研制,德国机构重在研制对接传感器,而英国机构则重在设计安全着陆引导器。这些产品将为欧洲航天局2018年月球着陆器任务提供帮助。(予玫 编译)