美国宇航局在月球发射激光束 - 首次接收信号回来

艺术家的NASA渲染了NASA的月球侦察轨道运动员。

过去十年的NASA科学家们在距离地球上约240,000英里（385,000公里）的平装小说的大小发射了激光束。他们今天宣布，与他们的法国同事合作，他们首次收到信号，这是一个鼓舞人心的结果，可以增强用于研究宇宙物理学的激光实验。

针对于自2009年以来的轨道从轨道上学习月球的航天器，旨在安装在月球侦察轨道（LRO）上的反射NASA科学家。工程师将反射器放在LRO上的一个原因是它可以作为原始目标，以帮助测试在50年前大约50年前留在月球表面上的面板的反射力。这些较旧的反射器返回弱信号，这使得将它们更难以用于科学。

自阿波罗时代以来，科学家一直在月球上使用反射器来了解更多关于我们最近的邻居的信息。这是一个相当简单的实验：瞄准反射器的光束，并将光线回来的时间钟表。几十年来实现这一测量导致了重大发现。

其中一个最大的启示之一是，地球和月亮在指甲的速度下慢慢地漂流，或每年1.5英寸（3.8厘米）。这种扩大的缺口是两个体之间引力相互作用的结果。

“现在我们已经收集了50年的数据，我们可以看到我们无法看到的趋势，”NASA戈德岛太空飞行中心的行星科学家，马里兰州的马里兰州的格林贝尔（Maryland）协调LRO实验在8月7日在杂志，行星和空间中描述。

“激光测距科学是一场漫长的比赛，”马萨卡科说。

但是，如果科学家们要继续使用地面面板进入未来，他们需要PUT为什么其中一些人只返回预期信号的10个。

1971年，阿波罗14号宇航员在月球上部署的激光反射板的特写照片。

月球上有五个反射板。两者在1969年和1971年由Apollo 11和14船员提供了两份。他们每个都是100镜子，科学家称之为“角隅棱地面”，因为它们是玻璃立方体的角落;这些镜子的好处是，它们可以反射回到它来自的任何方向。Apollo 15 Astrona在1971年被Apollo 15 Astrone下降了300个角落立方体的另一个小组。苏联机器人群体称为Lunokhod 1和2，该载重于1970年和1973年，携带两个额外的反射器，每个镜子14个镜子。这些反射器集体包括来自阿波罗时代的最后工作科学实验。

一些专家怀疑灰尘可能会随着时间的推移而落在这些反射器上，可能在被Micrometeorite影响到月球表面后。结果，灰尘可以阻挡光从镜子到达并使镜子绝缘并使它们过热并变得较低。科学家希望使用LRO的反射器来确定这是真的。他们PD，如果他们发现从LRO的反射器与表面返回的光线中的差异，他们可以使用计算机模型来测试灰尘或其他东西是否负责。无论原因是什么，科学家们都可以在他们的数据分析中占据它。

尽管他们第一次成功的激光测距实验，Mazarico和他的团队还没有解决尘埃问题。研究人员正在精炼技术，以便他们可以收集更多的测量。

将光子束向月球发送并…回来的艺术

与此同时，由于信号较弱，科学家们继续依靠表面反射器来学习新事物。

通过测量激光射回的长度返回 - 平均约2.5秒 - 研究人员可以计算地球激光站和月球反射器之间的距离小于小于几毫米。这是关于橙皮的厚度。

除了地球漂移之外，在很长一段时间和几个反射器上的这种测量透露月亮具有流体核心。科学家们可以通过监测月亮旋转时监测最轻微的摆动。然而，他们想知道这种流体内部的坚实核心，是一个研究月球内部结构的NASA戈达德科学家。

“了解月亮的内部具有更大的含义，涉及月球的演变并解释其磁场的时间以及它如何消失，”Viswanathan说。

这张照片显示了MDBET的GODDARD地球物理和天文天文台的激光测距设施。该设施有助于NASA跟踪轨道轨道卫星。从两个不同的激光器显示的两个光束都指向NASA的月球侦察轨道，这是轨道的轨道。在这里，科学家正在使用可见的绿色波长光。法国克拉斯·科尔特迪尔（Côted'Azur）的激光设施开发出一种使用红外光的新技术，这对人眼不可见，将激光光束到月球上。

阿波罗宇航员返回的月亮样本的磁测量揭示了在月亮的小数：我们的卫星在数十年前有数十亿年前有多少年的磁场。科学家一直在努力将月亮内部产生它的东西。

激光实验可以帮助揭示月球核心中的固体材料，这将有助于为现在灭绝的磁场提供动力。但要了解更多，科学家首先需要了解地球站和月球反射器之间的距离，比电流少量的距离更高的精度。“这一测量的精确度有可能改进我们对严重性的理解和太阳系的演变，”戈达德行星科学家邓小平孙表示，这是帮助设计LRO的反射器。

例如，在月球和后退以及更好的情况下，对由于灰尘丢失的人来说，更好地占用的照片是有助于提高精确度的几种方法。但这是一个静脉的任务。

考虑表面面板。科学家必须首先确定每一个的精确位置，这是不断变化的月亮的轨道。然后，激光光子必须通过地球厚的气氛行进两次，这往往会散射它们。

宇航员Edwin E. Aldrin Jr.，Lunar模块试点，在1969年的Apollo 11型活动期间部署在月球表面上的早期Apollo科学实验包的两个组成部分。在左手中，地震实验是一种激光反射面板。宇航员Neil A. Armstrong，Mission Commander，拍了这张照片。

因此，在地上大约10英尺或几米的光束开始的开始就可以散布到1英里以上，或者2公里，到达月球表面，而且在它反弹时更宽背部。这转化为从地球发射的光子将到达Apollo 11反射器的一个达到2500万的机会。对于即将到达月球的少数光子，有一个甚至更低的机会，一个人在25亿中，他们会根据一些估计来回归。

如果这些赔率似乎令人生畏，即将到达LRO的反射器更具挑战性。对于一个，它是较小的Apollo 11和14面板的尺寸，只有12个角隅棱镜。它还附加到一个快速移动的目标，紧凑型汽车的尺寸，比迈阿密从我们从西雅图到达迈阿密的尺寸。激光站的天气也会影响光信号，如太阳，月亮和地球的对齐。

这就是为什么尽管过去十年过去十年的尝试，美国宇航局戈达德科学家在与法国研究人员合作之前，纳萨戈德通道科学家无法达到LRO的反射器。

到目前为止，他们的成功是基于使用Géoazur团队在Frasse的激光站的Géoazur团队开发的先进技术，该技术可以在LRO脉冲红外波长的光线。使用红外光的一个好处是它比科学家传统上使用的光的可见绿色波长更好地穿透地球的气氛。

但即使用红外线光线，Grasse望远镜也只收到了大约200个光子，在2018年和2019年的几个日期，Mazarico和他的团队报告中在2018年的几个日期播出了数万个脉冲。

它似乎似乎似乎很多，但即使是几个照片而随着时间的推移也可以帮助回答表面反射器尘埃问题。成功的激光束返回也显示了使用红外激光器以精确监测地球和月亮的轨道的承诺，并且使用许多小型反射器 - 也许安装在美国宇航局的商业农历兰德尔斯上 - 这样做。这就是为什么有些科学家希望看到新的和改进的反射者送到了更多地区的月亮区域，美国宇航局计划做的。其他人正在呼吁在全球范围内获得更多的设施，配备了可以从不同角度脉冲到月球的红外激光器，这可以进一步提高距离测量的精度。科学家表示，这些激光测距的新方法可以确保这些基本研究的遗产将继续。

参考：“首先双向激光到月球轨道飞机：从克罗斯站到LRO的复古反射器阵列的红外线观测”由Erwan Mazarico，Xiaoli Sun，Jean-Marie Torre，ClémentCoude，JulienChabé，Mourad Aimar，HervéMariey，Nicolas MiChael K. Barker，Dandan毛泽东，Daniel R. Remons，SébastienBouquillon，泰迪卡鲁西顿，Vishnu Viswanathan，Frank G. Lemoine，Adrien Bourgoin，Pierre Areertier，Gregory A. Neumann，Maria T. Zuber和David E. Smith， 2020年8月6日，地球，行星和太空.DOI：
10.1186 / s40623-020-01243-W