汉堡科学委员Dorothee Stapelfeldt博士评论道:“总共有欧洲十二国参与到欧洲自由电子激光器的建设和使用当中。德国政府和石勒苏益格-荷尔斯泰因以及汉堡的州政府承担了约一半的建设资金投入。随着欧洲自由电子激光器项目的进一步投资,汉堡作为大都市地区,进一步确立了其作为结构研究的世界级中心地位。”
Beatrix Vierkorn-Rudolph博士是德国联邦教育和研究部大设备及基础研究(BMBF)理事会理事长,也是欧洲研究基础设施政策论坛主席,他说道:“欧洲十二国团结一致,联合建立了一个世界范围内独一无二的研究设施。在这一点上,我们已经成功完成了地下城市建设——按期完成——这或许是整个建设中最困难的部分。”
Massimo Altarelli是欧洲自由电子激光器项目总经理,补充道:“现在我们将集中精力于地面设施的建设,X射线激光器的安装,以及相关科学仪器和工具的持续性研发工作。”
DESY是欧洲自由电子激光器最主要的使用者和地下工程建造承包者,目前已经开始进行科学基础设施的安装工作。“欧洲新X射线激光器将会提供史无前例的微观纳米尺度洞察力,”DESY董事会主席Helmut Dosch如是说,“所有参与到这个如此大规模的国际性项目建设中人们都应该为此感到骄傲:建设管理者——DESY的建设部门,以及参与到项目中的建筑公司和员工,欧洲自由电子激光器和DESY的员工。”
在过去三年间,大约3500名建筑工人——其中大多数为ARGE隧道自由电子激光器财团工作,搬运了超过500000立方米的泥土,使用了150000立方米的混凝土和28吨的钢筋,建设了这个庞大的地下项目。这条去年竣工的隧道是用两台隧道挖孔机挖掘的,一台长71米,另一台长83米,每台的重量均超过了500吨。
这个两千米长的加速器隧道始于汉堡-巴伦菲尔德DESY园区,直通到奥斯德福伯恩。DESY将在此隧道中建设一个为欧洲X射线自由电子激光器所使用的粒子加速器,将能够将电子加速到接近光速的水平。接下来,这些最快的粒子会被引致所谓光子隧道中,在那里将产生X射线。为达到此目标,欧洲自由电子激光器项目的科学家们将会使用强磁铁作为波荡器,迫使电子发生雪崩效应。在腔内,这些粒子将激发闪光脉冲。然后使闪光脉冲——就像在激光器中那样——相互增强作用,最后获得一个巨脉冲的输出。
五个光子隧道的尽头是舍恩菲尔德地下实验大厅,在那里X射线脉冲将会被引入多达15个科学仪器中。这个实验大厅的建设是一个特殊的挑战,因为建筑地基比地下水源还要深。需要建设特殊装置,将混凝土地基建设在水位下,并防止地下水灌入地基中。为避免地基被水冲走,混凝土被560个长度为22米的钢筋条固定在地下。
在2014年,欧洲自由电子激光器项目的主要建筑将会继续在实验大厅中开展建设,并将有另外三层建筑作为实验室和办公室。同时,DESY和欧洲自由电子激光器的员工们将会安装基础设施、科学仪器及工程设备。剩余的部分预计将在2015年完工,新的X射线自由电子激光器计划将在2016年投入使用。
10、迄今最快行星际激光通讯:每秒达622M
由美国宇航局埃姆斯研究中心负责主管的“月球大气与尘埃环境探测器”(LADEE)上搭载了一台空间激光通信实验载荷,名为“月球激光通讯演示”(LLCD)。这台设备日前开始运行,向我们展示了在地球之外进行激光双向通讯是可行的,也让未来进行大量数据的星际激光传输成为可能。这项技术未来将可以让深空探测器得以直接向地球发送立体高清视频影像。
LLCD设备主管唐·康沃尔(Don Cornwell)表示:“LLCD设备的目标是验证并建立我们对这项技术的信心,这样在未来的项目中才会考虑将其投入应用。”他说:“这项由麻省理工学院林肯实验室开发的独特技术拥有令人难以置信的应用前景,我们非常高兴能将其装载到卫星上。”
从美国宇航局最初开展航天活动以来,不管是载人登月,航天飞机项目还是所有的自动探测飞船,所有这些项目的通讯手段都是无线电,即所谓“RF”。但这项手段的局限性正逐渐显现,因为在任务期间需要传输的数据量正不断攀升。而空间激光通信技术的发展将赋予美国宇航局新的能力,从而能够让飞船发回分辨率更高的图像,甚至从深空直接传回立体的高清视频录像。
LLCD是美国宇航局首次开展的利用激光替代无线电波进行双向空间通讯的试验系统。康沃尔表示:“相比目前最先进的无线电通讯设备,LLCD将可以使用比前者小25%的功率,传输比前者多出6倍的数据量。并且相比无线电波,激光通讯受到的干扰更小,也不容易发生拥堵现象。”
此次LLCD实验是在美国宇航局的LADEE飞船上开展的,这是一项设计寿命100天,由美国宇航局埃姆斯研究中心负责飞船的设计,建造,组装,测试以及最后的运行控制。LADEE将验证,当年数次阿波罗计划期间有宇航员反映在月球地平线上看到的神秘闪光现象,是否的确是由于悬浮的月球尘埃引发的,除此之外还将对月球稀薄的大气开展考察。
在近日开展的实际验证中,LLCD设备在38.5万公里的距离上,达到了622兆每秒的下载速度,上载速度也达到每秒20兆,从而创造了行星际数据通讯的速度新纪录。