Kuun laseretäisyys - Maan ja Kuun pinnan kahden pisteen välisten etäisyyksien mittaaminen laseretäisyyden avulla käyttäen Kuun pinnalla sijaitsevia kulmaheijastimia tai ilman niitä (tutkimuksen alkuvaiheessa) ). Tällaisten kokeiden tieteellinen merkitys on gravitaatiovakion tarkentamisessa ja suhteellisuusteorian varmentamisessa ; Maan ja Kuun dynaamisen järjestelmän lukuisten liikeparametrien jalostaminen; uuden tiedon hankkiminen Maan ja Kuun fysikaalisista ominaisuuksista ja sisäisestä rakenteesta jne.
Kokeita Kuun laserpaikannuksesta ilman kulmaheijastimia on tehty 1960-luvun alusta lähtien Yhdysvalloissa ja Neuvostoliitossa. Yhdysvalloissa 9. toukokuuta - 11. toukokuuta 1962 tähän tarkoitukseen käytettiin kahta MIT Cassegrain -teleskooppia , joista ensimmäinen, jonka halkaisija oli 30,5 cm, suuntasi rubiinilasersäteen kuuhun, toinen halkaisijaltaan 122 cm, vastaanotti heijastuneen signaalin. Kraatterit Al-Battani , Tycho , Copernicus , Longomontan [1] löytyivät . Neuvostoliitossa vuonna 1963 neliö sijaitsi kuun kraatterin Al-Battani sisällä , ja sekä rubiinilasersäteen lähettämiseksi että sen vastaanottamiseksi käytettiin Krimin astrofysikaalisen observatorion Shain-teleskooppia , jonka pääpeilin halkaisija oli 260 cm. käytetty , jossa signaalin lähettämisen jälkeen erityinen peili muutti asentoaan ohjaten Kuun pinnalta heijastuneen signaalin valoilmaisimeen [2] . Tässä observatoriossa tehtiin ensimmäiset laseretäisyyden mittaukset Kuuhun etäisyydestä, kun vuonna 1965 se määritettiin 200 metrin tarkkuudella Lebedevin fyysisessä instituutissa valmistetulla uudella laitteistolla [3] . Lisäksi tarkkuutta rajoitti kuun pinnan aiheuttama voimakas lasersäteen vääristyminen [2] .
Apollo 11 -ohjelman astronautit asensivat 21. heinäkuuta 1969 ensimmäisen kulmaheijastimen Kuuhun , sen onnistunut sijainti tapahtui 1. elokuuta 1969 [4] . Samanlaisia heijastimia asensivat myöhemmin Apollo 14 - ja Apollo 15 - ohjelmien astronautit . Apollo 15 -heijastin on suurin, se on kolmensadan prisman paneeli, kahdessa muussa Apollo-heijastimessa oli kummassakin 100 prismaa, lämpöeristys oli raskas alumiiniseoksesta valmistettu laatikko [2] .
Neuvostoliiton ajoneuvot Lunokhod-1 , jotka toimitettiin Kuuhun osana Luna-17- tehtävää , ja Lunokhod-2 , jotka toimitettiin Luna-21- operaation aikana, varustettiin myös kulmaheijastimilla. Itse heijastimet valmistettiin Ranskassa , ja järjestelmän pölyltä suojaamiseksi ja suuntausjärjestelmän ovat kehittäneet Neuvostoliiton asiantuntijat. Lunokhod-kulmaheijastin oli 14 tetraedrisen lasipyramidin järjestelmä (jokainen oli kuution kulma, jonka sivu oli 9 cm:n "leikkaama" tasossa), sijoitettuna yhteen lämpöeristettyyn laatikkoon siten, että niiden vinot pinnat olivat avoimia lasersäde [2] . Ensimmäiset signaalit Lunokhod-1:stä vastaanotettiin 5. ja 6. joulukuuta 1970 edellä mainitulla Krimin astrofysikaalisen observatorion 2,6 metrin kaukoputkella [3] , ja samassa kuussa Pic-du-observatorio vastaanotti ne. Midi [5] . Lunokhod-1-heijastin teki noin 20 havaintoa ensimmäisen puolentoista vuoden aikana, mutta sitten sen tarkka sijainti katosi, ja se löydettiin vasta huhtikuussa 2010. [6] [7] Oletettiin, että rover seisoi kaltevassa asennossa, mikä heikentää siitä heijastuvaa signaalia ja vaikeuttaa sen löytämistä epätarkoilla koordinaatteilla kuun pinnalla. "Lunokhod-1":n heijastin löytyisi, jos sen heijastama pupu osuisi Kuun pinnan optisiin valokuviin, jotka oli tarkoitus ottaa Lunar Reconnaissance Orbiter -satelliitilla tai muiden havaintokentällä. pyöreät asemat. [7] 22. huhtikuuta 2010 Tom Murphy ja tutkijaryhmä löysivät Lunokhod 1:n Kuun pinnalta, jotka lähettivät laserpulsseja Apache Pointin observatorion teleskoopista New Mexicosta.
Jäljellä olevien neljän heijastimen, mukaan lukien Lunokhod-2:een [8] asennetun heijastimen paikantamisessa ei ollut ongelmia , niiden jatkuvaa luotausta suorittaa tällä hetkellä useat asemat, mukaan lukien NASA Jet Propulsion Laboratory ( JPL NASA ) , Krimin astrofysikaalisen observatorion 2,6 metrin kaukoputkeen, johon vuonna 1978 asennettiin laitteet, jotka mahdollistivat etäisyyden Kuuhun mittaamisen 25 cm:n tarkkuudella, tämän arvon määrityksiä tehtiin yhteensä 1 400, useimmiten Lunokhod-2:n ja Apollo 15:n kulmaheijastimet. Vuonna 1983 työ siellä kuitenkin keskeytettiin Neuvostoliiton kuuohjelman supistamisen vuoksi [9] [10] .
Tammikuussa 2018 Kiinan Xinhua-virasto raportoi maan ensimmäisestä kokemuksesta kuun laseretäisyydestä käyttämällä Yhdysvaltain Apollo 15 -operaation vuonna 1971 asentamaa heijastinta [11] [12] [13] .
Laser lähettää signaalin kaukoputkeen, joka on suunnattu heijastimeen, samalla kun se tallentaa tarkasti signaalin lähetysajan. Osa alkuperäisen signaalin fotoneista palautetaan takaisin ilmaisimeen lähtötietopisteen kaappaamiseksi. Signaalin säteen pinta-ala Kuun pinnalla on 25 km² (kulmaheijastimien pinta-ala on noin 1 m x 1 m). Kuussa olevasta laitteesta heijastuva valo palaa kaukoputkeen noin sekunnin ajaksi ja kulkee sitten suodatusjärjestelmän läpi saadakseen halutun aallonpituuden fotoneja ja suodattaakseen kohinan pois. [7] [14] .
1970-luvulta lähtien etäisyyden mittaustarkkuus on kasvanut useista kymmenistä (noin 40) useisiin (noin 2-3) senttimetreihin. Uusi Apache Point -asema voi saavuttaa millimetrin tarkkuuden.
Ajanmittauksen tarkkuus on nykyisin noin 30 pikosekuntia (joka vastaa noin kahden senttimetrin etäisyysmittaustarkkuutta). [7]
| Kuu | ||
|---|---|---|
| Erikoisuudet | ||
| Kuun kiertorata | ||
| Pinta | ||
| Selenologia | ||
| Opiskelu | ||
| Muut | ||