在深空探测任务中，高精度光学光栅作为光谱分析的核心部件，能够捕捉遥远天体的微弱光学信号，精准解析行星大气成分、磁场活动与极光现象，为人类探索宇宙奥秘提供关键观测依据。NASA 于 2011 年发射的 “朱诺号” 木星探测器上，搭载了紫外光谱仪（UVS）与木星极光红外成像仪（JIRAM），这两台科学仪器上均采用了 HORIBA 高精度光栅，为木星探测任务的长期稳定运行和高质量科研数据获取提供了坚实保障。

紫外光谱仪（UVS）与木星极光红外成像仪（JIRAM）

皆搭载了HORIBA定制光栅

核心光学元件揭开木星极光与大气之谜

UVS 主要用于探测木星远紫外极光（70 - 205 nm），并对极光的能量分布与粒子加速机制进行深入分析。其搭载的 HORIBA 环形全息光栅采用每毫米 1600 条刻线的精密设计，具备极低杂散光水平：在点光源模式下，光谱分辨率可达 0.4 - 0.6 nm；在扩展源模式下，分辨率仍可达到 1 - 1.2 nm。依托这一超高精度，UVS 成功揭示了木星极光与木卫一火山活动释放的带电粒子流之间的内在联系，为理解木星磁层与其卫星之间的相互作用提供了不可或缺的关键数据。

紫外光谱仪（UVS）在连续自转周期中观测到的环形极光特征

JIRAM 则聚焦于木星大气中层（2–5 µm）的成分与温度结构，并同步观测云层、极光辐射及热点变化。JIRAM 配备的 HORIBA 刻划衍射光栅尺寸为 60×32 mm，刻线密度 30 条/mm，不仅具备高达 90% 的衍射效率，同时拥有极低杂散光水平，可精准捕捉木星大气中水分子、甲烷等挥发性物质的特征吸收峰。这些关键谱线为科学家定量分析挥发性物质的垂直分布提供了重要支撑。

木星极光红外成像仪（JIRAM）观测到的红外辐射亮度图

极端深空环境下的关键技术支撑

作为光学分析系统的核心元件，光栅基于衍射原理将复合光分解为不同波长的单色光。其表面密集且周期性的刻线结构（刻线密度最高可达每毫米数千线）以及制造工艺精度，直接决定了仪器的探测能力与数据可靠性。HORIBA 光栅之所以能够在极端深空环境中长期稳定工作，源于多项自主研发的关键技术能力：

• 极端环境适应性：通过严苛测试，可承受深空强辐射、剧烈温度波动与机械振动，在木星强辐射环境下仍能保持稳定运行，满足航天任务的严苛要求。

• 电子束光刻技术：以纳米级加工精度精准控制刻线周期与槽型尺寸，为超高分辨率探测奠定基础；

• 低杂散光设计：将杂散光水平控制在 0.1% 以下，有效抑制背景干扰，显著提升信噪比，确保数据准确可靠；

HORIBA 光栅（母版光栅及复制光栅）均已验证

满足航天领域 TRL9 技术成熟度要求

目前，朱诺号已服役 15 年，超额完成原定探测目标，持续刷新了人类对木星的认知边界。作为其核心光学元件，HORIBA 光栅在太空探测任务中表现卓越，成功应用于多项重大航天项目，包括：朱诺（JUNO）探测器、哨兵 3A（Sentinel-3A）卫星、哨兵 5P（Sentinel‑5 Precursor）卫星、罗塞塔（ROSETTA）彗星探测器、NASA IRIS 光谱仪以及新视野号（New Horizons）探测器等。本期介绍的便是 HORIBA 光栅在朱诺号探测器上的应用，后续我们将陆续分享其他精彩案例。

不仅如此，HORIBA 还将航天级技术优势延伸至半导体制造、量子器件、MEMS 等多个高端领域。多年来，HORIBA 深耕光栅研发与生产，坚持以技术创新为驱动、以品质可靠为根基，致力于为客户提供高精度、可定制的光栅解决方案，助力科研探索与产业发展。