今年是欧洲空间局(ESA)成立的第50个年头。在十年前,ESA与欧洲核子研究中心(CERN)达成了合作协议,共同开启了知识及设施共享的新纪元。ESA致力于深空探索,而CERN则专注于粒子科学研究,两者携手合作,力图拓宽人类认知的边界,并确保欧洲在科技创新领域继续维持其全球的领先地位。
欧洲核子研究中心网站信息显示,双方携手努力,在宇宙观测、行星研究等前沿科学领域实现了显著成就,为太空探索带来了新的创新动力。
欧几里得望远镜:绘制百亿年宇宙图景
欧几里得空间望远镜在2023年7月成功发射升空,标志着人类对宇宙暗物质和暗能量探索的新纪元正式拉开序幕。自2024年开始,这架被誉为“宇宙之眼”的望远镜正式投入观测工作,它将自动对大约三分之一的夜空进行扫描。据科学家预测,这台望远镜最终绘制的宇宙图谱将包含大约80亿个星系。
欧洲核子研究中心为该计划提供了核心技术的支持,并主导了“地面科学系统”的研发。该系统宛如一位“宇宙翻译官”,能够将望远镜接收到的原始数据转换成星系目录、暗物质分布图等科学成果。其中融入了CERN独创的虚拟机文件系统,这一系统成功实现了欧几里得项目9个数据中心与研发人员个人电脑之间的无缝协作,确保了软件的部署和运行过程流畅无阻。
轨道“太空之眼”:为地球生态“把脉问诊”
轨道中的地球观测卫星,宛如悬挂于浩瀚宇宙中的“天眼”,在环境监控、气象预测等多个领域扮演着重要角色。
欧洲核子研究中心与欧洲航天局携手合作,共同开发了适用于极端太空辐射条件的前沿技术。在2017至2018年期间,ESA的专家们运用了超级质子同步加速器所产生的高能离子束,对辐射监测设备、现场可编程门阵列以及电子芯片进行了严格的太空环境模拟实验。
欧洲核子研究中心已参与欧盟的“Edge”计划。该计划致力于对生态系统进行监控、调查海洋中的塑料污染问题,并运用了CERN开发的高效机器学习技术。2025年1月,这项技术随着“-1”卫星一同升空,于广袤的宇宙中为地球的生态环境进行诊断。
“果汁”探测器:破解木星辐射难题
行星探测领域同样对技术实力有着较高要求。以“木星冰卫星探测器”任务,即“果汁”项目为例,该探测器计划于2031年7月抵达木星,届时将对这颗庞大的气态行星及其三颗可能拥有地下海洋的卫星进行深入的探测工作。
木星所拥有的磁层强度是地球的百万倍,它内部“关押”着众多高能电子和质子,构成了一个危险至极的“辐射地狱”。在执行该任务之前,科学领域尚未对这些高能粒子对现代航天器电子设备的直接和间接作用进行过全面的研究。为此,欧洲核子研究中心(CERN)特地启动了测试设备,该设备发射的能量可调电子束(范围在60至200兆电子伏特之间),以每秒每平方厘米一亿个电子的平均流量,精确地复制了木星系统的极端辐射环境,对探测器各个部件进行了严格的“生存测试”。
“太空辐射哨兵”:呵护宇航员和设备健康
在浩瀚的宇宙深处,对辐射的防护始终是载人航天活动的重要课题。2021年8月,欧洲航天局(ESA)的宇航员托马斯·佩斯凯在太空站启动了一项具有划时代意义的实验——太空辐射监测项目。该实验运用了长达数公里的定制光纤,将其作为辐射探测工具,对空间站内部的电离辐射状况进行实时跟踪和测量。
这项技术的问世,汇聚了CERN科研人员十多年的辛勤付出。该系统被赞誉为“太空辐射守望者”,预计在接下来的五年内,它将持续保障空间站的安全稳定运行。
2022年7月,卫星成功发射升空。该卫星体积小巧,仅重1公斤,边长为10厘米。它是由法国蒙彼利埃大学与欧洲航天局(ESA)共同研发的。此外,这颗卫星还是ESA首个致力于探究宇宙辐射对电子设备所产生影响的验证平台。
支持产研结合:促进太空经济腾飞
繁荣昌盛的航天工业正处于辉煌的盛世,为公私双方的协作开辟了广阔的前景。欧洲航天局与欧洲核子研究中心携手共进,不断助力初创公司把前沿科技转化为既具社会效益又蕴含商业前景的航天应用。
CERN所研发的技术堪称典范之作。这项源自粒子物理实验的创新成果,其核心芯片的工作原理类似于一个高级数码相机传感器。在电子快门开启的瞬间,它不仅能捕捉到每个光子的具体位置信息,还能精确地记录下其能量波长以及到达时间。这项技术的突破性之处在于,它使得成像技术摆脱了单一的黑白模式——它通过给不同能量的光子进行色彩编码,实现了图像的清晰度和精确度的显著提升,这一成就为该技术在医学影像以及辐射探测等关键领域的广泛应用打下了坚实的基础。
在商业转化领域,私营企业与捷克技术大学携手,依托技术创新,研发出辐射监测设备,并已将其成功应用于欧洲航天局(ESA)的“-V”号卫星任务中,实现了每48小时对全球地表植被的全面测绘。
另一家来自波兰的初创企业致力于太空辐射探测器的研发工作。他们最新研制出的产品,即大型强子对撞机上辐射监测装置的微型版本,已经得到了欧洲航天局和波兰航天局的认可。这款装置将被用于2025年6月即将进行的四次商业太空任务中。