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跨越千年的冥王星/地球“约会”LED照明在航天事业的“战绩”及前景

发布日期:2015-07-27

OFweek半导体照明网讯 北京时间7月14日19时50分,“新视野”号冥王星探测器成功从距冥王星12500千米处飞掠,成为人类首颗造访冥王星的探测器,拍下了冥王星的萌照。

北京时间7月24日凌晨零点,美国宇航局宣布发现迄今最接近“另一个地球”的系外行星,该行星名为Kepler 452b,与地球的相似指数为0.98,是至今为止发现的最接近地球的“孪生星球”,被称为地球2.0。

LED在航天航空事业功勋卓著

首先,外太空环境十分复杂,温差变化大,各种太空辐射、静电很多,照明灯必须承受这些恶劣环境。其次,航天照明系统必须坚固耐用,安全性高,寿命长,不能在中途发生故障。第三,航天照明系统需要做到高效率、低功耗,减少飞船能源消耗。外太空的各种特殊条件和对照明的苛刻要求决定了LED是最适合用于航天照明的光源。

值得一提的是上海技术物理研究所,自2008年起至今,该所研制了出舱照明灯、舱内照明灯和交会对接照明灯三类共计数十台航天照明产品,已将其成功应用于我国神舟七号飞船航天员出舱活动、神舟飞船与天宫一号飞行器交会对接、飞船和飞行器舱内照明等相关任务。


1 2008年9月,中国神七飞船上用于航天员出舱行走以及太空图像拍摄的照明系统,是世界上第一次使用LED光源做为载人航天器的照明系统,也是中国大陆首个用于太空舱外的照明系统。

2 2012年3月,陕西神光新能源有限公司联合日本三菱化学株式会社、中村科学器械工业株式会社、北京宇极科技发展有限公司共同投资开发LED荧光粉生产线项目落户西安航天基地。

3 2012年6月,中国神九与天宫对接,这标志着中国已经掌握了不同航天器之间对接的关键技术,并将朝向建设中国自身的空间站跨出一大步。此次交会对接采用大功率LED作为聚光照明光源,这在国内外尚属首次。

4 2012年8月,位于美国亚利桑那州的N 次方环球技术有限公司(NthDegree)与美国宇航局签署了一项合约,轻质LED墨水将成太空用光源。

5 2013年1月,神光皓瑞公司的新型LED外延片及芯片生产项目在西安航天基地试产成功。由该型外延片制成的成品灯能将1瓦电能转化为100ML(光亮度单位)光能,比目前全球市场通用的LED成灯光效能提高约3成。该项目技术团队负责人是中国“芯片教父”张汝京博士。

6 2013年8月,美国宇航局对波音公司的CST-100航天器进行了飞行状态评估测试,LED设备入驻波音航天器太空舱。CST-100航天器的一个特征是机舱内部发出的紫色光芒。这是波音公司的“天空内饰”,使用LED照明来为宇航员创造更平静的环境。

7 2013年10月,美国宇航局决定为国际空间站的宇航员们提供太空种植的可食用蔬菜,首批将栽培6株莴苣,由粉红LED灯提供光合作用所需光线。太空莴苣种植28天后就能成熟,达到可以食用的程度。以往试验已经证明,零重力环境并不会对这些蔬菜的生长造成影响。在太空种植食材可很好地解决未来长途太空旅行中新鲜食物供给这一难题。

8 2014年9月,美国宇航局与波音公司签订了一份价值为42亿美元的合同,用于为NASA的商业载人航天项目打造CST-100载人航天飞船。CST-100上将采用波音公司的LED“Sky Lighting”技术。

9 今年7月11日,三安光电与上海航天电子通讯设备研究所签订了《战略合作协议》。上海航天电子通讯设备研究所是中国航天科技集团公司所属的专门从事航天电子技术研究、产品开发和生产的专门事业单位。

LED照明助力人类实现太空田园梦想

1 自上世纪90 年代,美国宇航局就拉开了漫长的太空种植序幕。1997 年,曾在和平号空间站开展小豆种子和种苗的培育试验。1983 年,设立了一个项目,专门邀请美国的高等院校和企业将自己的小试验送上太空。其间,具有百年历史的美国公园种子公司与美国宇航局合作,将该公司重量为11.3 公斤的40 种普通蔬菜和水果种子,搭乘“挑战者”号航天飞机,送上了太空。该实验不仅旨在观察这些种子对太空环境的反应,更为重要的是学生可以利用经历过太空旅游的种子进行地面实验。

2 1997年,俄罗斯曾成功模拟太空蔬菜的水培试验,“月球生菜”“宇宙胡萝卜”“外太空番茄”等太空农作物开始进入人们的眼球。随后,俄罗斯农业科学院和国家宇宙局在“和平号”太空站上的太空温室里试种的“太空小麦”又获成功。

3 中国在过去二十几年间,也成功利用航天技术培育出了70 多个农业新品种,并全力向太空种植迈进。2012 年12 月,中国完成计划在火星上种植蔬菜的初步试验。中国航天英雄杨利伟曾表示,将来更长期的飞行将是再生式的,比如在俄罗斯即将启动的500 天太空任务中,我们将尝试在太空舱种蔬菜。

4 2013年10月,美国宇航局做出决定,计划在国际空间站种植6 株长叶莴苣。蔬菜生产系统设备总重7.2 公斤,一共需要115 瓦的光能。莴苣生长所需的光能分别是波长为640 纳米的红橙光、波长为540 纳米的绿色光和波长为440 纳米的蓝紫光。空间站使用紫色LED 植物生长灯进行培育。科学家们用杜邦公司出品的凯夫拉(KEVLAR)纤维做成枕头包形状的培育箱。凯夫拉纤维具有强度高和重量轻的特点,其强度为同等质量钢铁的五倍,而其密度仅为钢铁的五分之一。此外,凯芙拉纤维不会像钢铁般与氧气和水产生锈蚀。培育箱内铺一种类似猫粪土的材料来模拟适宜长叶莴苣的土壤环境。如果一切顺利,28 天后,宇航员们就能在外太空成功收获第一批长叶莴苣。栽培这6 株长叶莴苣的面积约为0.16 平方米,莴苣生长的最高高度为45 厘米。而储藏这些蔬菜则只需要0.02 平方米的空间。经过在地球上广泛试种长叶莴苣后,太空失重情况不会对莴苣生长产生不良影响。

“桑下春蔬绿满畦,菘心青嫩芥苔肥”,南宋诗人范成大的田园咏叹调将在外太空幻化成为一幅隽永的画卷。人类的太空田园梦想必将成真!

文章来源:广东LED







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