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激光测距让“嫦娥”遥而可及

本文摘要:中国科学院云南天文台1月22日晚在月球激光测距技术研究方面获得重大突破。研究团队利用1.2米望远镜激光测距系统,多次顺利观测到阿波罗15号月面反射器回到的激光脉冲信号,在国内首次顺利构建月球激光测距。月球激光测距是通过准确测量激光脉冲从地面观测站到月面反射器的来往时间,从而计算出来地月距离。

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中国科学院云南天文台1月22日晚在月球激光测距技术研究方面获得重大突破。研究团队利用1.2米望远镜激光测距系统,多次顺利观测到阿波罗15号月面反射器回到的激光脉冲信号,在国内首次顺利构建月球激光测距。月球激光测距是通过准确测量激光脉冲从地面观测站到月面反射器的来往时间,从而计算出来地月距离。

这是一项综合技术,它涵括激光、光电观测、自动控制、空间轨道等多个学科领域,是目前地月距离测量精度最低的技术手段,其观测资料对天文地球动力学、地月系动力学、月球物理学以及引力理论检验等诸多学科的研究具有最重要的价值。中国科学院云南天文台应用于天文研究团组长年专门从事月球激光测距技术研究。据研究团组副组长、副研究员李语强讲解,此次测距是在提升了指向精度和追踪精度,提高了观测效率和光学传输效率,并展开多项关键技术研制成功后构建的。

李语强说道,从传统技术显然,月球激光测距的主要难题在于共计光路系统中激光升空和激光接管切换,必须保证系统能长时间升空激光,并拒绝接受脉冲信号;望远镜追踪指向精度,当望远镜指向精度为3秒时,指向月球时激光束的中心与月面反射器的间距仅次于平均6千米,而仅次于的月面反射器——阿波罗15号有效地光线面积仅有是3402平方厘米,这将直接影响到激光测量月的顺利。此外,激光光束质量及光学系统效率,影响激光实际升空能量和质量。

研究团组针对以上问题,自律研发了共计光路月球激光测距系统用作发送切换的转镜,很好地构建了光路发送切换。研究团组明确提出,可创建局部指向修正模型,以进一步提高望远镜的指向精度。

他们利用沿月球轨道周围一定数量的恒星,在每次激光测量月前不作局部指向修正模型修正,以确保在观测目标轨道区域内望远镜构建角秒量级的高指向精度。2017年,中科院云南天文台1.2米望远镜光学系统升级改建后,提升了光学系统效率,为月球激光测距奠定较好的基础。此外,研究团组还在黯淡信号观测、数据处理等方面做到了大量工作。

地月平均值距离为384403.9千米。测距实验中,研究人员采行共计光路工作方式,通过1.2米望远镜激光测距系统展开测距,激光波长为532纳米,脉冲宽度为10纳秒,频率10赫兹,试验时,单脉冲能量为3.3焦耳。1月22日晚21时25晚间22时31分,测算数据段表明阿波罗15号反射器到测站的距离为385823.433千米至387119.600千米,测距精度高于1米。目前,国际上顺利构建月球激光测距的国家仅有美国、法国和意大利。

云南天文台此次顺利构建月球激光测距,空缺了我国在月球激光测距领域的空白,将不会为我国天琴计划的实行获取测距技术支持。


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