2025

行星防撞探测器

Planetary Defense

TOPCON

·国 际 倡 议·

Planetary Defense是一项旨于避免流星及小行星与地球相撞的国际发起。作为这项事情的一部门，双小行星探测飞船Hera在2024年10月发射升空，履行查询拜访小行星的使命。2025年3月，它进入火星轨道举行重力辅助机动。

Hera正于朝着间隔地球1000多万千米的双小行星体系（Didymos及Dimorphos）进步，配备了Topcon开发的光学透镜及光谱滤光片。2025年3月，一台采用Topcon技能的红外热像仪捕获到了火星的清楚图象，乐成实现了其前去目的地的路程中的一个主要里程碑。

*卫星或者航天器经由过程使用行星的引力来转变其行进标的目的及速率。

于本次采访中，约请到拓普康定制商品营业促成部的产物工程师林田（Masato Hayashida）师长教师。作为介入开发安装于 Hera 装备上光学体系的焦点职员，他于采访中回首了该光学体系的开发历程并分享了他此刻的设法。

地球（蓝色）、火星（红色）及方针双小行星Didymos-Dimorphos（白色）之间的位置瓜葛。

01

定制商品营业促成部

该部分使用Topcon自建立以来开发的周详光学技能，提供眼部照顾护士及定位营业之外的专业产物及解决方案。自1980年月以来，Topcon的光学元件（例如镜头、滤光片及利用它们构建的成像体系）已经用在浩繁人造卫星及行星探测器，特别是与太空相干的项目。这些孝敬撑持了广泛的航天工业，包括解开宇宙之谜及避免全世界变暖的努力。

02

关在Hera

行星防备是指国际社会为避免陨石及小行星撞击地球而做出的努力，从而掩护地球免受潜于的灾害性影响。2022年，NASA（美国国度航空航天局）向间隔地球1000多万千米的两颗小行星Didymos及Dimorphos发射了一艘航天器，作为DART（双小行星重定向测试）使命的一部门。

由欧洲航天局 （ESA） 开发的Hera航天器将被发射到统一颗小行星上，以共同NASA的DART使命。Hera将研究DART撞击引起的轨道变化以和小行星的物理及身分特性。

03

硫系玻璃

红外光学的必须品前去太空

Masato Hayashida

行星探测器Hera旨于查询拜访“DART项目”的成果，这是一项在2022年举行的演示使命，旨于经由过程将卫星撞向双小行星的此中一个天体来转变双小行星的轨道。由JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）开发的TIRI（热红外成像仪）相机安装于Hera上，用在不雅察可见光下不成见的小行星岩石的身分。拓普康技能用在这款红外热像仪的镜头，以和位在其后面的带通滤光片（光谱滤光片）。纵然于卑劣的太空情况中也能连结高机能的镜头及仅答应特定波长的光经由过程的带通滤光片配合用作红外热像仪的“视觉传感器”。

图中的“B”是TIRI（图片来历：ESA）

一般来讲，卫星及探测器中利用的部件必需紧凑轻巧，以削减发射历程中的能耗。此外，Hera上TIRI的光学体系需要高聚光机能及透射率，才能于远红外波段（8至14μm波长）得到高分辩率图象。为了满意这些要求，硫系玻璃（注1）被用在TIRI光学体系。

注1：GASIR®1;由Umicore（比利时）制造

01

硫系玻璃的长处

・于红外波长规模内具备优良的透射率

・比重低在凡是用在红外镜头的锗

02

硫系玻璃的错误谬误

・硫系玻璃轻易碎裂及开裂，难以加工及组装。

硫系玻璃轻易碎裂及开裂，持久以来一直被认为是用在太空产物最具挑战性的质料之一，由于发射到太空的物品必需蒙受火箭发射历程中发生的强烈振动。然而，假如硫系玻璃可以或许乐成使用，它将扩展质料选择规模，并提供减小光学体系尺寸及重量的上风，使其于将来空间装备的成长中具备竞争上风。咱们从2016年最先努力将硫系玻璃纳入太空运用。

04

曾经经被发射到太空

但沉入了海洋深处

这现实上是第二次将利用硫系玻璃的光学体系发射到太空;第一次是2023年3月发射的进步前辈光学卫星 （Daichi III）。该卫星是日本第一颗搭载Topcon开发的双波长光学体系（中红外/远红外）的卫星，该体系具备直径为 φ136 妹妹的硫属化物玻璃透镜，为其时世界之最。

从2016年最先，该光学体系用时约莫两年实现了从原型机到制品机的超过。于开发历程中，咱们改良了硫系玻璃的周详加工技能（注2）、高精度组装的制造技能，以和将紧固镜头的布局设计专业常识，使其可以或许蒙受猛烈的振动。（该立异于2019年技能立异展览会上得到了TIF奖）

注2：其时，处置惩罚是外包的。咱们正于思量未来于内部处置惩罚它。

光学体系颠末年夜量的原型建造及测试后才终极完成。然而，只管支付了所有努力，这颗卫星还有是未能进入轨道并沉入海底，从未见过曙光。我经由过程视频流不雅看了发射，我仍旧记患上掉败后新闻发布会上JAXA事情职员脸上阴森的心情。

05

进入太空

8年胡想成为实际

只管进步前辈光学卫星没有实此刻太空中利用硫系玻璃的方针，但TIRI的光学元件是于约莫两年内设计及制造的，比进步前辈光学卫星的时间要短。虽然TIRI光学元件的尺寸比用在进步前辈光学卫星的镜头小一些，但这一成长仍旧是一项庞大成绩。

组装历程中（周详镜头组装）

装置历程中（光学机能丈量）

制品（利用三块硫属化物玻璃，

包括远景中的镜头）

▼

回首成长过程，乐成推出采用硫属化物玻璃的光学体系始终是已往八年的主要方针。2024 年 10 月，当 Hera 发射升空并安全进入轨道的动静传来时，这份持久支付终究收成了本色性结果。

Hera发射（图片来历：ESA - S. Corvaja）

Hera规划在2026年12月抵达其方针小行星。到今朝为止，TIRI红外热像仪已经经捕捉了地球及月球的图象。2025年3月，它还有发还了一张火星图象，这注解包括咱们制造的镜头于内的所有装备组件都体现优良。作为一位工程师，我感应很是欣慰及自豪，由于咱们的光学器件乐成地从太空提供了高分辩率图象。

TIRI从约莫40,000千米处拍摄的火星。（左）亮温图象，（右）以暖色显示高温的图象（照片来历：ESA/JAXA）

然而，Hera使命的真正事情才方才最先。咱们将继承默默撑持及存眷它的路程，并指望它的乐成。

06

迎接更年夜的挑战

自1980年月以来，咱们正式介入太空相干营业。开初，咱们只提供单个组件如用在卫星及探头的镜头及滤光片。跟着时间的推移，咱们的事情规模扩展了，也负担更年夜的责任。就像 Hera 使命中利用的光学装配同样，咱们需要交付整个光学体系。一起走来，咱们碰到了许多挫折也面对诸多挑战，并蒙受必需定时完成使命的压力（以避免延迟卫星及探测器的发射）。但咱们坚定向前并从未抛却，终极博得信托。也恰是这类刻意让咱们取患上今天的成绩。

拓普康今朝正于研发一种新的太空光学装备，这也是咱们迎接的下一个庞大挑战。这比咱们之前做过的任何工作都要繁杂患上多，为Topcon及咱们团队带了更多艰难的坚苦及挑战，但也为咱们带来了更强烈的方针及任务感。更主要的是，这表现了咱们多年的努力博得了信托。作为一个团队，致力在精诚互助并取患上乐成。

正如太空没有终点同样，航天工业对于前进的寻求是无穷的。这是一个需要韧性及连续立异的范畴，咱们于已经取患上成绩的基础上会再接再砺——迎接新的挑战！志存高远，拓普康势必为日本和其他地域的太空摸索做出更多孝敬，永不止步。