Månens laserafstand - måling af afstande mellem to punkter på henholdsvis Jordens og Månens overflade ved hjælp af laserafstandsmåling ved hjælp af hjørnereflektorer placeret på Månens overflade eller uden dem (i de tidlige forskningsstadier ). Den videnskabelige betydning af sådanne eksperimenter ligger i raffineringen af gravitationskonstanten og verifikationen af relativitetsteorien ; forfining af en række bevægelsesparametre i det dynamiske jord-månesystem; indhentning af nye data om Jordens og Månens fysiske egenskaber og indre struktur mv.
Eksperimenter med laserplacering af Månen, uden brug af hjørnereflektorer, er blevet udført siden begyndelsen af 1960'erne i USA og USSR. I USA blev der fra 9. maj til 11. maj 1962 brugt to MIT Cassegrain- teleskoper til dette formål , det første med en diameter på 30,5 cm rettede en rubin-laserstråle til Månen, det andet med en diameter på 122 cm, modtog det reflekterede signal. Kraterne Al-Battani , Tycho , Copernicus , Longomontan [1] var lokaliseret . I USSR i 1963 var en firkant placeret inde i månekrateret Al-Battani , og både for at sende en rubinlaserstråle og for at modtage den var Shain-teleskopet med en hovedspejldiameter på 260 cm fra Krim Astrophysical Observatory. brugt , hvor et specielt spejl efter at have sendt et signal ændrede sin position og dirigerer det signal, der reflekteres fra Månens overflade til fotodetektoren [2] . I dette observatorium blev de første målinger af afstanden til Månen ved hjælp af laserafstandsmåling foretaget, da den i 1965 blev bestemt med en nøjagtighed på 200 meter ved hjælp af en ny installation fremstillet på Lebedev Physical Institute [3] . Ydermere blev nøjagtigheden derefter begrænset af den stærke forvrængning af laserstrålen af månens overflade [2] .
Den 21. juli 1969 installerede astronauterne fra Apollo 11 -programmet den første hjørnereflektor på Månen , dens vellykkede placering fandt sted den 1. august 1969 [4] . Lignende reflektorer blev senere installeret af astronauterne fra Apollo 14 og Apollo 15 programmerne . Apollo 15 reflektoren er den største, det er et panel på tre hundrede prismer, de to andre Apollo reflektorer havde 100 prismer hver, den termiske isolering var en tung kasse lavet af aluminiumslegering [2] .
De sovjetiske køretøjer Lunokhod-1 , leveret til Månen som en del af Luna-17- missionen , og Lunokhod-2 , leveret under Luna-21- missionen , var også udstyret med hjørnereflektorer. Selve reflektorerne blev lavet i Frankrig , og systemet til at beskytte dem mod støv og orienteringssystemet blev udviklet af sovjetiske specialister. Lunokhod-hjørnereflektoren var et system af 14 tetraedriske glaspyramider (hver var et hjørne af en terning med en side på 9 cm "afskåret" af et plan), placeret i en termisk isoleret kasse, så deres skrå flader var åbne mod laserstråle [2] . De første signaler fra Lunokhod-1 blev modtaget den 5. og 6. december 1970 af det ovennævnte 2,6 meter teleskop fra Krim Astrophysical Observatory [3] , og i samme måned blev de modtaget af observatoriet ved Pic-du- Midi [5] . Lunokhod-1-reflektoren leverede omkring 20 observationer i det første halvandet år af driften, men derefter gik dens nøjagtige position tabt, og det var først muligt at finde den i april 2010. [6] [7] Det blev antaget, at roveren stod i en skrå stilling, hvilket svækker signalet, der reflekteres fra den, og gør det vanskeligt at finde den med unøjagtige koordinater på månens overflade. Reflektoren af "Lunokhod-1" kunne findes, hvis kaninen, der blev reflekteret af den, ramte de optiske fotografier af Månens overflade, som var planlagt til at blive taget ved hjælp af Lunar Reconnaissance Orbiter -satellitten , eller i observationsfeltet for andre cirkulære stationer. [7] Den 22. april 2010 blev Lunokhod 1 fundet på Månens overflade af Tom Murphy og et hold videnskabsmænd, der sendte laserimpulser fra Apache Point Observatory Telescope i New Mexico.
Der var ingen problemer med at lokalisere de resterende fire reflektorer, inklusive den, der var installeret på Lunokhod-2 [8] , deres konstante sondering udføres i øjeblikket af en række stationer, herunder NASA Jet Propulsion Laboratory ( JPL NASA ) , På Krim Astrophysical Observatorys 2,6 meter teleskop, hvor der i 1978 blev installeret udstyr, der gjorde det muligt at måle afstanden til Månen med en nøjagtighed på 25 cm, blev der foretaget i alt 1.400 bestemmelser af denne værdi, oftest til hjørnereflektorerne fra Lunokhod-2 og Apollo 15. Men i 1983 blev arbejdet der stoppet på grund af indskrænkningen af det sovjetiske måneprogram [9] [10] .
I januar 2018 rapporterede det kinesiske Xinhua-agentur om landets første erfaring med laserafstand af månen ved hjælp af en reflektor installeret af den amerikanske Apollo 15-mission i 1971 [11] [12] [13] .
Laseren udsender et signal ind i et teleskop rettet mod en reflektor, mens den nøjagtigt registrerer tidspunktet, hvor signalet blev udsendt. En del af fotonerne fra det oprindelige signal returneres tilbage til detektoren for at fange startdatapunktet. Stråleområdet fra signalet på Månens overflade er 25 km² (arealet af hjørnereflektorerne er cirka 1 m gange 1 m). Lyset, der reflekteres fra enheden på Månen, vender tilbage til teleskopet i cirka et sekund, og passerer derefter gennem et filtreringssystem for at opnå fotoner ved den ønskede bølgelængde og for at bortfiltrere støj. [7] [14] .
Siden 1970'erne er afstandsmålenøjagtigheden steget fra flere tiere (ca. 40) til flere (ca. 2-3) centimeter. Den nye Apache Point -station kan opnå en nøjagtighed i størrelsesordenen millimeter.
Nøjagtigheden af tidsmåling i nutiden er omkring 30 picosekunder (hvilket svarer til omkring to centimeters afstandsmålingsnøjagtighed). [7]
| Måne | ||
|---|---|---|
| Ejendommeligheder | ||
| Månens kredsløb | ||
| Overflade | ||
| Selenologi | ||
| Undersøgelse | ||
| Andet | ||