новости космоса
2123 19
16 августа 2020 17:33:57

Ученые смогли «поймать» отражение луча лазера от рефлектора лунного аппарата LRO

Когда орбитальный лунный аппарат НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) прибыл на орбиту к Луне в 2009 г., ученые немедленно направили на него лазеры с Земли в надежде «поймать» отраженный свет лазера.

Если говорить более конкретно, лазеры были направлены на небольшой рефлектор размером примерно с небольшую книгу. И теперь, спустя почти 10 лет, исследователям наконец удалось зарегистрировать отраженный свет.

В этом исследовании, проведенном группой, включающей планетолога Эрвана Мазарико (Erwan Mazarico) из Центра космических полетов Годдарда НАСА, США, впервые в истории освоения космоса успешно зафиксировано отражение лазерного луча от рефлектора лунного орбитального аппарата. Следующим этапом исследования авторы видят сравнение этого отраженного света со светом лазеров, отраженным от рефлекторов, оставленных на поверхности Луны астронавтами миссии «Аполлон» НАСА в 60-70-е гг. 20-го столетия. Ученые на протяжении многих лет наблюдают свет, отражаемый этими рефлекторами, расположенными на поверхности Луны, однако к настоящему времени его мощность упала примерно до 10 процентов от исходной мощности, регистрируемой в 70-е гг., при постоянной интенсивности отправляемого с Земли лазерного луча. Вероятно, это связано с осаждением на поверхностях рефлекторов лунной пыли, считают исследователи, поэтому сравнение этого света со светом, отраженным от рефлектора аппарата LRO, может помочь оценить скорость осаждения пыли, поднятой с поверхности Луны в результате падений микрометеоритов, обратно на поверхность.

Исследование опубликовано в журнале Earth, Planets and Space.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
SkarpionBlec17 · 16-08-2020

Поясните мне пожалуйста, что даст изучение отражения лазера? Где можно это применить?

2
kharko90 · 16-08-2020

SkarpionBlec Можно с большой точностью определить расстояние, луноходы тоже имеют отражатели.

3
dengess197 · 16-08-2020

SkarpionBlec, это поможет "оценить скорость осаждения пыли, поднятой с поверхности Луны в результате падений микрометеоритов".
А применить это знание можно в оценке необходимого для лунной базы штата дворников с мётлами.

4
3720 · 17-08-2020

Если на нормальном языке: Не работает. Не функционирует. Проект провален.

5
Rocketbarrel28 · 17-08-2020

Если выделить отраженный от LRO сигнал еще можно (на фоне шума и паразитного отражения от поверхности Луны, несколькими км. "ниже"), для луноходных отражателей - очень сложно (они над поверхностью на высоте чуть более метра), то выделить отраженный сигнал от аполлоновских отражателей, установленных прямо на поверхности Луны - это фантастика. Их специально сделали так, чтобы сигнал от отражателей невозможно было выделить на фоне сигнала, отраженного Луной. Если бы в серьез нужна была лазерная локация Луны - то отражатели Аполло подняли бы на несколько метров над поверхностью, чтобы было что ловить. А то что сделано - сделано по принципу "ни верхом, ни пешком, ни с подарком, ни без". Ловите отраженный сигнал на здоровье, но вот от чего он - от поверхности или от отражателя - никогда не сможете доказать даже сами себе.
---
Даже на спутиках, оснащенных отражателями, стараются их располжить в надирной части спутника, как можно ближе к Земле - чтобы полезный сигнал от отражателя не терялся на фоне паразитного сигнала, отраженного от спутника.

6
Rocketbarrel28 · 17-08-2020

Все разговоры на тему "мы поймали отраженный сигнал от отражателей Аполло и измерили дальность до Луны с точностью 0,01 метр" нужно проверять при помощи простого вопроса - "А как именно вы его (т.е. сигнал) выделили на фоне шума и паразитного сигнала, отраженного от поверхности Луны?"

7
kharko90 · 17-08-2020

Rocketbarrel Поверхность Луны отражает свет в определённой, заранее известной части спектра.

8
Rocketbarrel28 · 17-08-2020

7, пардон, с какого это перепугу? Луна - серая, отражает во всех дипазаонах частот видимого спектра и ближнего ИК/УФ примерно одинаково. Серая поверхность Луны будет отражать лазерный луч примерно так же интенсивно (7-9%), как она отражает обычный свет. Кроме того, очевидно, лазерная спутниковая локация всегда осуществляется на длинне волны излучающего лазера, и премный канал в обязательно порядке оснащен фильтром, пропускающим очень узкий (единицы нанометров) диапазон длинн волн в близи длинны волны излучающего лазра. Однако это не мешает появлению в приемном стробе и шума, и паразитного сигнала.

9
postoronnim_-2 · 17-08-2020

Rocketbarrel, вы про уголковые радиолокационные отражатели что-нибудь слышали?! Мощность отраженного ими сигнала настолько велика, что маленькая спасательная шлюпка выглядит на экране радара, как крупнотоннажное судно, а частотные характеристики настолько сильно отличаются от хаотического отражения радиоимпульса от волн, что этот сигнал виден оператору радара, как яркий свет маяка на фоне слабого мерцания береговых огней ночью. Вот совершенно также работают и оптические уголковые отражатели на Луне, потому высота их расположения над поверхностью спутника не имеет никакого значения. Их подняли на стойках лишь из соображений безопасности, чтобы сами астронавты не наступили на них ненароком.
Между прочим, свет наземного лазера, отраженный от поверхности Луны, фотоприемники на Земле вообще не засекут, настолько малой будет его мощность вследствие рассеяния на микрорельефе почвы, ничуть не похожем на строго расположенные зеркальные плоскости уголкового отражателя. Кстати, у таких уголковых отражателей есть забавное свойство: они отражают сигнал строго в том направлении, откуда он поступил, а потому нет никакой необходимости располагать такие отражатели строго в надирной части спутника -- вполне достаточно, чтобы они были обращены к Земле в момент локации.

10
Rocketbarrel28 · 18-08-2020

9. 1) Поверхность Луны обладает неприятным свойством для лазерной локации уголковых отражателей - она сама природный ретро-рефлектор, т.е. свои 7-9% света она отражает в основном строго назад. Именно по этому полная Луна такая экстремально яркая.
2) Мощность отраженного сигнала убывает пропорционально 4-й степени расстояния, поэтому при лазерной локации Луны речь может идти только об однофотонных сигналах (при доступных мощностях лазеров и размерах телескопов), в связи с чем сравнение с радиолокацией некорректно по построению.
3) Расчетная мощность паразитного сигнала, отраженного от поверхности Луны примерно на 3 порядка (в 1000 раз) превосходит расчетную мощность полезного сигнала, отраженного от уголкового отражателя, даже находящегося в идеальном техническом состоянии.
4) Не нужно путать задачи обнаружения и измерения. Для обнаружения нужна мощность отраженного сигнала - чем больше, тем лучше - тут нет деления на полезный и паразитный. Для прецизионных измерений - важно знать, от какой точки получен отраженный сигнал, и по этому какая-нибудь панель спутника,случайно отразившая лазерный луч в сторону приемника, снижает точность измерения, если полезный сигнал невозможно выделить на фоне паразитного сигнал. С этим борются - расположением отражателей в надирной части спутника и увеличением длительности сеанса лазерной локации, т.к. паразитный сигнал хорош тем, что он испытывает сильные колебания мощности в зависимости от положения спутника относительно станции лазерной локации. Для лазерной локации Луны годится только первый способ (поднять отражатели), т.к. в отличие от спутника паразитный сигнал от Луны не испытывает колебаний мощности в зависимости от расположения Луны относительно станции лазерной локации.

11
Rocketbarrel28 · 18-08-2020

Чем выше (дальше) спутник, тем меньшая часть светового пятна от лазерного излучателя наземной станции лазерной локации может на него попасть - это плохо тем, что падает мощность полезного отраженного сигнала, но и хорошо - тем, что падает мощность паразитного сигнала. Но с Луной это не работает - на поверхность Луны попадает все световое пятно от лазерного излучателя, и вся мощность лазерного импульса участвует в формировании паразитного отраженного сигнала.

12
postoronnim_-2 · 18-08-2020

Rocketbarrel, да нет никакого паразитного отраженного сигнала и не может быть (не может, Карл!), так как от поверхности Луны в направлении фотоприемников на Земле отражается ничтожная (ничтожная, Карл!) часть сигнала (остальная часть рассеивается во всех других направлениях!), а вот от уголкового отражателя весь (весь, Карл!), попавший на него когерентный свет отражается точнехонько в направлении излучателя, где совсем рядышком с ним установлен фотоприемник. А сложности с попаданием в уголковые отражатели лишь в том, что они очень маленькие (маленькие, Карл!). ))) Ну почитайте, вы что-нибудь популярное про лазерную локацию и перестаньте нести отсебятину!

13
Rocketbarrel28 · 18-08-2020

Диаграмма обратного отражения уголкового отражателя - она не идеальная ни разу. Даже самый лучший отражатель по законам оптики будет иметь угол расходимости отраженного луча в радианах = (длина волны)/(размер элемента отражателя). Так что отраженное световое пятно (на Земле, да еще если с учетом расходимости первичного лазерного луча) тоже имеет очень внушительные размеры и в приемный телескоп попадает только лишь очень малая часть отраженного сигнала.
Расходимость первичного лазерного луча в радианах = (длина волны)/(диаметр излучающего телескопа), что соответствует на Луне световому пятну диаметром в единицы километров. Площадь светового пятна на Луне - единицы уже квадратных километров, и на уголковый отражатель площадью порядка метра (на самом деле - полезная площадь еще меньше) попадает порядка одной миллионной доли энергии лазерного импульса. А все остальное - формирует паразитный отраженный сигнал.
----
Пересчитайте на досуге эти мощности, и постепенно переставайте верить тому, что написано в популярных журналах. Там иногда врут.
----
История про локацию аполлоновскких отражателей - это современная версия сказки про голого короля. Можно получить лазерный сигнал, отраженный от поверхности Луны и можно выдать его за сигнал, полученный от уголковых отражателей, а вот по честному выделить его - практически невозможно, особенно если отражатели лежат прямо на поверхности Луны. Поэтому у них отраженная мощность и упала на 90% к настоящему времени, поскольку стало понятно, что независимые измерения не могут подтвердить результаты измерений НАСА, и лавочку пора закрывать под благовидным предлогом.

14
Rocketbarrel28 · 18-08-2020

Кто не верит в возможность получения отраженного сигнала от поверхности Луны - пусть прознает про радиолокацию Венеры (Венеры, Карл!), которую проводили еще в лохматых 1970-х годах.

15
postoronnim_-2 · 18-08-2020

Rocketbarrel, Господи! какая же у вас каша в голове! Каким боком радиолокация Венеры связана с лазерной локацией уголковых отражателей на Луне?! Это два совершенно различных вида излучения: лазерное -- когерентное, а радиоволны -- нет! Еще раз советую почитать справочники по лазерной локации. Чувствую, что моя аналогия с радиолокационными уголковыми отражателями вас только запутала -- не ожидал...

16
Rocketbarrel28 · 18-08-2020

Аналогия действительно довольно условная. Луна - гораздо более удобный объект для лазерной локации, нежели Венера - для радиоволновой. И дело не только в относительной близости Луны, а еще и в ее природном свойстве отражать падающий свет в основном назад (ретрорефлексия, обратное отражение). Под каким бы углом ни падал свет на поверхность Луны – вплоть до почти скользящего падения – большая часть отражённого света идёт туда, откуда свет пришёл. Поэтому яркость всех областей лунного диска достигает резкого максимума в полнолуние, когда источник света находится точно позади наблюдателя. (Б.Хапке. Оптические свойства лунной поверхности. В: «Физика и астрономия Луны», З.Копал, ред. «Мир», М., 1973.) Я привел пример про локацию Венеры только для того, чтобы проиллюстрировать возможность получения отраженного сигнала от очень удаленного (но большого) объекта, не оснащенного какими-либо искусственными отражателями.
---
В современно лазерной спутниковой локации когерентность лазерного излучения не используется почти что ни как. Монохромность - используется для фильтрации по длине волны. Высокая мощность короткого импульса и стабильная частота их повторения - используется для фильтрации по времени (позволяет выставить приемный строб, чтобы не собирать лишний шум). А для чего используется когерентность? - Ну, с очень большой натяжкой можно сказать, что именно когерентность позволяет получать лазерный импульс с правильной формой фронта волны или, что то же самое - с минимальным углом расходимости, ограниченным размером излучающей оптической антенны (телескопа). На мощность отраженного сигнала свойство когерентности само по себе не влияет ни как, ее определяют обычные правила волновой и геометрической оптики.

17
Rocketbarrel28 · 18-08-2020

А при локации высокоорбитальный спутников назад прилетают вообще одиночные фотоны - так что свойство когерентности у них отсутствует по построению.

18
postoronnim_-2 · 19-08-2020

— Гляжу я на тебя, Василий Иванович: непостижимый ты для моего разума человек.

19
MP171 · 19-08-2020

Я так понимаю что это не простая операция по наведению на отражатель. Луч лазера же не сильно рассеивается долетая до поверхности луны?

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2021. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!