重大突破!我国首次成功实现月球激光测距

文章作者:bianji3 | 2018-01-23
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       月球激光测距是在1962~1963年激光技术问世后不久著手试验的。最初只能接收月球天然表面漫反射的激光回波﹐由于回波波形无法缩窄﹐加以地面仪器设备不够完善﹐测距精度很低。1969年7月﹐美国进行第一次载人登月飞行﹐宇航员在月面上安放了第一个后向反射器装置。它的大小为46厘米见方﹐上面装有100个熔石英材料的后向反射器﹐每个直径为 3.8厘米。这种反射器实际上是一个光学的四面体棱镜。它有一个很有用的特性﹕当一束光线从第四面射入﹐经过三个直角面依次反射后﹐仍从第四面射出﹐这一特性能保证反射光讯号沿原发射方向返回地面测站﹐使回波强度大大增加。这样﹐利用面积很小的反射器组合就可以使地球上收到激光回波﹐而且波形不会因此变宽﹐因而可以达到很高的测距精度。后向反射器的应用﹐使月球激光测距的精度大大提高。目前﹐在月球上共安放了五个后向反射器装置﹐地面测距系统也日趋完善。近年来测距精度已达到8厘米左右。

  来自云台青促会公众号的消息,中国科学院云南天文台应用天文研究团组长期从事月球激光测距技术研究,经过对若干关键技术攻关后取得重大突破。

       2018年1月22日晚,团组利用1.2m望远镜激光测距系统,多次成功探测到月面反射器Apollo15返回的激光脉冲信号,在国内首次成功实现月球激光测距。

  1.2m望远镜月球激光测距

  月球激光测距是通过精确测定激光脉冲从地面观测站到月面反射器的往返时间,从而计算地月距离。地月间激光测距是一项综合技术,它涵盖激光、光电探测、自动控制、空间轨道等多个学科领域,是目前地月距离测量精度最高的技术手段,其观测资料对天文地球动力学、地月系动力学、月球物理学以及引力理论验证等诸多学科的研究有着重要的价值。此前成功实现月球激光测距的国家有美国、法国和意大利等。

  在试验中,激光发射接收采取共光路工作方式,激光波长532nm,脉冲宽度为10ns,脉冲能量3.3J。地月平均距离为384403.9km,2018年1月22日晚21:25~22:31,地月间距离为385823.433km~387119.600km,实测距离的偏差在1m之内。

  Apollo15测距数据

  此次云南天文台成功实现月球激光测距填补了我国在月球激光测距领域的空白。

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