仿生学在生活和科技中的应用数不胜数。“龙虾眼X射线探测卫星”就是天文观测科技领域对仿生学的一个巧妙利用。
2020年7月25日11时,在我国山西太原卫星发射中心,由南京大学天文与空间科学学院领衔,联合了香港大学太空研究实验室、中国航天集团有限公司五院508所,以及八院805所下属相关单位等团队,历时五年研制成功的“龙虾眼X射线探测卫星”,随资源三号03星被我国长征四号乙型运载火箭推送并成功发射入轨。
这台卫星的就是模仿龙虾眼睛的结构和视觉原理制造的。那么龙虾的眼睛有什么特殊的地方呢?
原来龙虾眼睛是反射式复眼,靠反射视物,而不是折射,其眼睛长在触角根部,由上千个单眼组成,每个单眼呈空心四棱台结构,形状如同平面和直角,可以将透进来的光反射出去,在光线比较暗的水中,这样的构造具有较强的聚光能力。当龙虾查某个物体时,其发出的反光和所有入射光线的反射角度保持一致,光线可以聚集在焦点上,这种神奇的视觉系统可以助其在混浊水体中看清东西。
依照龙虾眼结构做成的光学系统,也可以实现较强的聚光和大视场的成像功能,龙虾眼X射线探测卫星就发挥了龙虾眼仿生学方面的这种功能,相比以前的X射线卫星,其视场更大,也更加轻便。
不过龙虾眼成像设备接收的多是物体反射回设备的X射线,感光系统收集这些反射射线并聚焦点成像,省去了收集各方位散射光线的麻烦,提高了感应精确度。这样的“龙虾眼”成像设备可以轻松“看透”混凝土墙壁,木材和7.5厘米厚的钢板,医疗方面的人体扫描成像的应用也较为广泛,而且安全性较高。
龙虾眼X射线探测卫星也属于X射线观测设备,上面的龙虾眼聚焦X射线探测器可以在两三度的视场范围内探测宇宙中的高能X射线,可大幅提升探测效率。此外还有高精度小型载荷平台,在太空中运行时,它们将验证X射线能段的大视场聚焦成像技术,并完成一些空间X射线探测实验,特别是X射线能段开展深度探测暗物质信号的研究工作。
该卫星项目组成员、南京大学天文与空间科学学院教授李志远介绍,称“龙虾眼X射线探测卫星”将成为国际上首颗在轨工作的应用了龙虾眼聚焦X射线技术的空间探测卫星。
参考资料:
《科技日报》7月25日文章《国际首颗!今天升空的这颗卫星拥有“龙虾眼”,探究宇宙奥秘》
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