NI绿色工程应用案例2：宇宙探索篇-NI帮助NASA探索宇宙起源

NI帮助NASA（美国航空航天局）探索宇宙起源

为了进一步深入研究大爆炸理论，帮助科学家们一窥宇宙起源，NASA计划于2013年发射下一代詹姆士韦伯（James Webb）太空望远镜，其在多项研究功能上，都将远远超越著名的哈勃望远镜。其中，关键创新之一是“微快门”（Microshutter）技术的使用，它能阻隔空间中离望远镜较近的物体发出的多余光线，使来自遥远物体的光亮通过（想像你在强光下，眯起眼睛看东西的情景）。这就使韦伯能对宇宙早期形成的恒星和星系发出的微弱光线具备更好的聚焦功能，从而观测到更久远的宇宙历史。

然而，在航空航天领域，新技术的引用都会带来不确定和风险，相对技术带来的效用提高，可靠性往往才是其可行与否的决定性判据。而对于这项运用在韦伯上的“微快门”技术，需要由上万个大小仅100×200微米（几根头发丝的宽度）的开关构成，而且要求保证能在太空零下233摄氏度的超低温环境中完成约6万次的开启/关闭任务。这对整个系统的设计、验证都提出了极大的挑战，为此NASA对这项新技术进行了反复的测试，不断进行反馈与设计改进，以充分确保其能顺利执行工作任务。（附：哈勃望远镜升空后，即发现光学系统存在问题，为此共进行了五次航天飞机载人舱外维修。而韦伯运行轨道高度将数千倍于哈勃，几乎不可能派遣航天员维护）。

那么，是谁帮助NASA构建这样一个对象复杂、要求严苛的测试系统，最终使该技术达到深空运行的所有标准哪？是National Instruments。首先，在NI LabVIEW平台下，NASA完美的建立了测试所必须的太空仿真环境。由于能够很好的控制温度、压力条件，还可以把太阳产生的热扰动因素也考虑在内。在该环境中，利用LabVIEW FPGA及运动控制技术，可以达到对“微快门”复杂的开关阵列进行灵活、可靠的控制，再结合NI图像采集与处理技术得出判断结果。这样即能够一次性完成整体系统的测试，又可以评估单个开关寿命，使“微快门”系统设计日臻完美。

“这项新技术将保证我们捕获现今无法想像的数据，但却需要被证明具备足够的工作寿命。自动化测试系统帮助了我们研究“微快门”的性能并验证其可行性……通过LabVIEW我们快速开发出模块化的测试应用，给了我们足够的时间在开发的早期阶段就能发现和诊断出问题。”David McAndrew，“微快门”系统测试工程师如是说。

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