激光測距試驗是通過激光對星地距離進(jìn)行科學(xué)測量。其原理是將高度同向性脈沖激光束射向放置在衛(wèi)星表面的角反射鏡，通過發(fā)送、接收時間差計算出星地距離。目前人類歷史上最遠(yuǎn)距離的激光測距試驗，是月球激光測距。大家可以想象，一道光從地面觀測站從地球射出，又從月球飛回，通過一來一回的時間，換算地月距離。這是一項綜合技術(shù)，它涵蓋激光、光電探測、自動控制、空間軌道等多個學(xué)科領(lǐng)域，是目前地月距離測量精度最高的技術(shù)手段，其觀測資料對天文地球動力學(xué)、地月系動力學(xué)、月球物理學(xué)以及引力理論驗證等諸多學(xué)科的研究有著重要價值。
月球激光測距聽上去很簡單，構(gòu)思也沒有新奇之處，但是，真正想要用技術(shù)表現(xiàn)出來，可就困難多了。中國科學(xué)院云南天文臺應(yīng)用天文研究團(tuán)組副組長、副研究員李語強(qiáng)曾介紹過其三個難點。
一是從傳統(tǒng)技術(shù)看來，月球激光測距的主要難點在于共光路系統(tǒng)中激光發(fā)射和激光接收轉(zhuǎn)換，需要保證系統(tǒng)能正常發(fā)射激光，并接受回波信號。
二是望遠(yuǎn)鏡跟蹤指向精度，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡指向精度為3秒時，指向月球時激光束的中心與月面反射器的間距最大可達(dá)6千米，而最大的月面反射器——阿波羅15號有效反射面積僅是3402平方厘米，這將直接影響到激光測月的成功。
三是激光光束質(zhì)量及光學(xué)系統(tǒng)效率，影響激光實際發(fā)射能量和質(zhì)量。這要求激光發(fā)射裝置的制作技術(shù)也要很高超。
我國華中科技大學(xué)羅俊院士團(tuán)隊，早在2015年便開始布局研制了激光角反射器。而在2018年5月，嫦娥四號中繼衛(wèi)星“鵲橋”發(fā)射升空，“鵲橋”便攜帶了激光角反射器，為我國地月激光測距試驗提供基礎(chǔ)，也為未來在空間探測引力波的“天琴計劃”做了先導(dǎo)性研究工作。
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