Månens laseravstånd - mätning av avstånd mellan två punkter på jordens respektive månens yta med hjälp av laseravståndsavstånd med hjälp av hörnreflektorer placerade på månens yta, eller utan dem (i de tidiga forskningsstadierna ). Den vetenskapliga betydelsen av sådana experiment ligger i förfiningen av gravitationskonstanten och verifieringen av relativitetsteorin ; förfining av ett antal rörelseparametrar i det dynamiska jord-månesystemet; få nya data om jordens och månens fysiska egenskaper och inre struktur , etc.
Experiment på laserlokalisering av månen, utan användning av hörnreflektorer, har utförts sedan början av 1960-talet i USA och Sovjetunionen. I USA, från 9 maj till 11 maj 1962, användes två MIT Cassegrain- teleskop för detta ändamål , det första med en diameter på 30,5 cm riktade en rubinlaserstråle mot månen, det andra med en diameter på 122 cm, fick den reflekterade signalen. Kratrarna Al-Battani , Tycho , Copernicus , Longomontan [1] var lokaliserade . I Sovjetunionen 1963 fanns ett torg inuti månkratern Al-Battani , och både för att skicka en rubinlaserstråle och för att ta emot den var Shain-teleskopet med en huvudspegeldiameter på 260 cm från Krim Astrophysical Observatory . används , där en speciell spegel ändrade sin position efter att ha skickat en signal och riktade signalen som reflekteras från Månens yta till fotodetektorn [2] . I detta observatorium gjordes de första mätningarna av avståndet till månen med hjälp av laseravståndsmätning, när det 1965 bestämdes med en noggrannhet på 200 meter med hjälp av en ny installation tillverkad vid Lebedev Physical Institute [3] . Dessutom begränsades noggrannheten då av den kraftiga distorsionen av laserstrålen av månytan [2] .
Den 21 juli 1969 installerade astronauterna i Apollo 11- programmet den första hörnreflektorn på månen , dess framgångsrika placering ägde rum den 1 augusti 1969 [4] . Liknande reflektorer installerades senare av astronauterna i Apollo 14- och Apollo 15 -programmen . Apollo 15-reflektorn är den största, det är en panel på trehundra prismor, de andra två Apollo-reflektorerna hade 100 prismor vardera, värmeisoleringen var en tung låda av aluminiumlegering [2] .
De sovjetiska fordonen Lunokhod-1 , som levererades till månen som en del av Luna-17- uppdraget , och Lunokhod-2 , som levererades under Luna-21- uppdraget , var också utrustade med hörnreflektorer. Själva reflektorerna tillverkades i Frankrike , och systemet för att skydda dem från damm och orienteringssystemet utvecklades av sovjetiska specialister. Lunokhod-hörnreflektorn var ett system av 14 tetraedriska glaspyramider (var och en var ett hörn av en kub med en sida på 9 cm "avskuren" av ett plan), placerade i en värmeisolerad låda så att deras lutande ytor var öppna mot laserstråle [2] . De första signalerna från Lunokhod-1 togs emot den 5 och 6 december 1970 av det ovan nämnda 2,6-metersteleskopet från Krim Astrophysical Observatory [3] , och samma månad togs de emot av observatoriet vid Pic-du- Midi [5] . Lunokhod-1-reflektorn gav ett 20-tal observationer under det första och ett halvt året av driften, men sedan förlorades dess exakta position, och det var inte möjligt att hitta den förrän i april 2010. [6] [7] Man antog att rovern stod i ett lutande läge, vilket försvagar signalen som reflekteras från den och gör det svårt att hitta den med felaktiga koordinater på månytan. Reflektorn för "Lunokhod-1" kunde hittas om kaninen som reflekterades av den träffade de optiska fotografierna av månens yta, som var planerade att tas med hjälp av satelliten Lunar Reconnaissance Orbiter , eller i observationsfältet för andra observationer. cirkulära stationer. [7] Den 22 april 2010 hittades Lunokhod 1 på månens yta av Tom Murphy och ett team av forskare som skickade laserpulser från Apache Point Observatory Telescope i New Mexico.
Det fanns inga problem med att lokalisera de återstående fyra reflektorerna, inklusive den som installerades på Lunokhod-2 [8] , deras konstanta sondering utförs för närvarande av ett antal stationer, inklusive NASA Jet Propulsion Laboratory ( JPL NASA ) , På det 2,6 meter långa teleskopet till Krim Astrophysical Observatory, där utrustning 1978 installerades som gjorde det möjligt att mäta avståndet till månen med en noggrannhet på 25 cm, gjordes totalt 1 400 bestämningar av detta värde, oftast till hörnreflektorerna för Lunokhod-2 och Apollo 15. Men 1983 stoppades arbetet där på grund av inskränkningen av det sovjetiska månprogrammet [9] [10] .
I januari 2018 rapporterade den kinesiska Xinhua Agency landets första erfarenhet av laseravstånd från månen med hjälp av en reflektor installerad av det amerikanska Apollo 15-uppdraget 1971 [11] [12] [13] .
Lasern sänder ut en signal till ett teleskop riktat mot en reflektor, samtidigt som den exakt registrerar tiden när signalen sänds ut. En del av fotonerna från den ursprungliga signalen returneras tillbaka till detektorn för att fånga startdatapunkten. Strålarean från signalen på månens yta är 25 km² (ytan på hörnreflektorerna är cirka 1 m gånger 1 m). Ljuset som reflekteras från enheten på månen återvänder till teleskopet i ungefär en sekund och passerar sedan genom ett filtreringssystem för att erhålla fotoner med önskad våglängd och för att filtrera bort brus. [7] [14] .
Sedan 1970-talet har avståndsmätnoggrannheten ökat från flera tiotal (ca 40) till flera (ca 2-3) centimeter. Den nya Apache Point- stationen kan uppnå en noggrannhet i storleksordningen millimeter.
Noggrannheten för tidsmätning i nutid är cirka 30 pikosekunder (vilket motsvarar cirka två centimeters avståndsmätningsnoggrannhet). [7]
| Måne | ||
|---|---|---|
| Egenheter | ||
| Månens bana | ||
| Yta | ||
| Selenologi | ||
| Studie | ||
| Övrig | ||