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从月球极地探索到海底炸弹拆除

来源:国际工业激光商情 发布时间:2022-03-30 759
工业金属加工工业激光激光设备零部件光学材料与元件其他 应用及案例
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LZH科学家与OHB System AG一起,在-140°C的环境下对各种激光组件进行了低温测试。

对于大多数激光用户而言,很难想象激光技术在工业领域之外的用途。近期德国汉诺威激光中心(LZH)的科学家们就试图运用激光技术,帮助完成以前未能实现的科学任务,称得上是“上天入海”。

月球极地探索


近期,德国汉诺威激光中心的科学家们开发了一种激光技术,用于探测月球极地地区的水。该系统用于相关研究项目合作伙伴的测量仪器,已在风化层(月球尘埃)样本上成功测试。根据过去的研究,月球极地地区极有可能存在冰冻的水。现在,科学家们可以借助“激光诱导击穿光谱”的方法检测这些物质。为此,激光中心固态激光器小组的科学家们设计并建造了一个激光器模型。


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借助LZH的激光器,VOILA测量仪器未来将在月球上寻找水源

德国航空航天中心光学传感器系统研究所(DLR-OS)将LZH的激光器集成到“通过激光烧蚀识别挥发物”测量仪器(VOILA)的演示模型中。然后,他们在风化层模拟物(一种与月球尘埃非常相似的物质)上测试了仪器的检测功能,并生成所需的测量数据。


LZH表示,研究项目的长期目标是将VOILA激光系统集成到未来的月球车中。为了找出哪些组件适合未来的飞行模型,LZH科学家与OHB System AG一起,在-140°C的环境下对各种激光组件进行了低温测试。


为了能让激光器在月球上正常工作,它必须满足特定的要求。它必须在温度显著低于-100°C的极冷地区可靠运行。然而现有的传统激光系还无法适应如此低温的环境。


在向月球运输的过程中,激光器也需要做到足够小巧紧凑且坚固,以便在火箭发射的强烈振动中免受损坏。在地球卫星上实际使用激光器的计划已经存在,未来激光器飞行模型设计的概念确保了适合月球车激光器的可用体积。

海底炸弹拆除


目前在北海和波罗的海的海床上约有160万吨二战时期遗留下的炸药。但它们意外发生爆炸的危险并不是唯一问题,随着时间的推移,海水会腐蚀炸药的钢壳腐蚀,将炸药释放到海水中,从而对人类、动物和整个生态系统造成严重的环境后果。


德国汉诺威激光中心(LZH)与项目合作伙伴正在开发一种使用激光在水下拆除弹药的工艺。他们的目标是尽可能少地影响生态系统,同时节省时间和成本。然而拆除水下炸药是一项挑战:在水下爆破不仅危险,还会产生巨大的压力波并影响居住在海床周边的“原住民”。此外,炸药爆炸后的残留物质也会在海中扩散,造成二次污染。


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通过激光引爆,更安全地拆除炸药


在UNLOWDET项目中,LZH的科学家正在与Laser on Demand和Eggers Kampfmittelbergung公司一起研究解决方案。他们一起研究如何在水下通过激光远程控制炸药,从而减少爆破对环境的影响。


为此,研究团队采用了所谓的“低阶起爆”方法,与“高阶起爆”相比,只有一小部分炸药发生反应。在第一步中,使用激光束对炸药进行精准切割,从而削弱炸药的威力。在第二步中,用激光束触发低阶起爆,从而移除雷管并中断引线。由于系统技术是通过潜水机器人定位在炸药上,因此可以在安全距离内控制整个过程。


这种方法不仅使“引爆”过程更安全,而且显著提高效率。例如,可以省去通常用于在爆破期间进行噪音保护的耗时且成本密集的气泡幕应用。同时,这种方法也将引爆后未反应的炸药在海中扩散的风险降至最低。


之前,LZH和合作伙伴在DEFLAG项目中开发了一种基于激光技术在陆地上拆除未爆弹药的新方法。为该项目提供建议的相关合作伙伴是德国汉堡消防局、下萨克森州地理信息和土地测量办公室、不来梅警察局、石勒苏益格-荷尔斯泰因州刑事警察局、中央警察任务和技术国家办公室、GEOMAR海洋中心研究基地和下萨克森州环境、能源、建筑和气候保护部。该联合研究项目由德国联邦经济事务和气候行动部资助,项目协调员Jülich资助代码为 03SX550B。


来源:荣格-《国际工业激光商情》


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