中科院雲南天文台實現我國首次月球激光測距_風聞

（圖片來源：**毛新願博士，**航天科普微博@太空精釀）

**央視網消息：**中國科學院雲南天文台23日宣佈，該天文台應用天文研究團組經過長期月球激光測距技術研究，1月22日晚取得重大突破，研究人員利用1.2m望遠鏡激光測距系統，多次成功探測到月面反射器Apollo15返回的激光脈衝信號，在國內首次成功實現月球激光測距。

據介紹，月球激光測距是通過精確測定激光脈衝從地面觀測站到月面反射器的往返時間，從而計算地月距離。地月間激光測距是一項綜合技術，它涵蓋激光、光電探測、自動控制、空間軌道等多個學科領域，是目前地月距離測量精度最高的技術手段，其觀測資料對天文地球動力學、地月系動力學、月球物理學以及引力理論驗證等諸多學科的研究有着重要價值。

此前成功實現月球激光測距的國家有美國、法國和意大利等。此次雲南天文台成功實現月球激光測距填補了我國在月球激光測距領域的空白。將會為我國天琴計劃的實施提供測距技術支持。

在試驗中，激光發射接收採取共光路工作方式，激光波長532nm，脈衝寬度為10ns，脈衝能量3.3J。地月平均距離為384403.9km，2018年1月22日晚21:25~22:31，地月間距離為385823.433km~387119.600km，實測距離的偏差在1m之內。（央視記者 李常明）

鏈接：http://news.cctv.com/2018/01/24/ARTImFeGcTFifxN8yTD5Ux7s180124.shtml

阿波羅計劃中放置的激光反射裝置細節圖

相關介紹：

**月球激光測距：**利用激光直接測定月球距離的技術。它的基本原理是﹕通過望遠鏡從地面測站向月球發射一束脈衝激光﹐然後接收從月球表面反射回來的激光回波﹐通過測站上的計數器測定激光往返的時間間隔﹐便可推算出月球距離。月球激光測距的原理與經典的天體方位測量原理完全不同。大氣對測距的影響很小﹐可以根據測站的氣象資料加以修正。在地平高度10°以上﹐大氣改正的誤差小於1釐米﹐因此大氣折射不再是觀測精度的嚴重障礙。但由於回波很弱﹐觀測要求有很好的透明度。

阿波羅計劃激光反射裝置：

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阿波羅載人登月計劃中被安裝在月球表面的激光反射裝置

月球激光測距是在1962～1963年激光技術問世後不久著手試驗的。最初只能接收月球天然表面漫反射的激光回波﹐由於回波波形無法縮窄﹐加以地面儀器設備不夠完善﹐測距精度很低。**1969年7月﹐美國進行第一次載人登月飛行﹐宇航員在月面上安放了第一個後向反射器裝置。**它的大小為46釐米見方﹐上面裝有100個熔石英材料的後向反射器﹐每個直徑為 3.8釐米。這種反射器實際上是一個光學的四面體稜鏡。它有一個很有用的特性﹕當一束光線從第四面射入﹐經過三個直角面依次反射後﹐仍從第四面射出﹐這一特性能保證反射光訊號沿原發射方向返回地面測站﹐使回波強度大大增加。這樣﹐利用面積很小的反射器組合就可以使地球上收到激光回波﹐而且波形不會因此變寬﹐因而可以達到很高的測距精度。後向反射器的應用﹐使月球激光測距的精度大大提高。目前﹐在月球上共安放了五個後向反射器裝置﹐地面測距系統也日趨完善。近年來測距精度已達到8釐米左右。

激光反射裝置的反射結構原理，能夠保證激光完全按照入射角度原路返回

月球激光測距系統中採用的激光器大多是脈衝紅寶石激光器﹐脈衝功率高達千兆瓦﹐脈衝寬度為2～4毫微秒。激光束經過望遠鏡準直後的發散角僅2～4角秒﹐一般幾秒鐘發射一次。發射和接收可使用同一個望遠鏡﹐其口徑一般要大於1米。回波光訊號極其微弱﹐通常在接收器的陰極面上僅能產生一個光電子﹐所以相應地發展了一套單光電子接收技術。在最近研製的新型月球測距系統中﹐採用了脈寬小於1毫微秒的釔鋁石榴石激光器。這樣﹐就有可能在幾年內使測距精度達到2～3釐米﹐相對精度為5×10。

阿波羅計劃中的激光反射裝置是載人登月的鐵證之一

蘇聯月球車一號激光反射器

月球車1號是蘇聯發射成功的**世界上第一輛成功運行的遙控月球車。**在上個世紀的美蘇太空爭霸中，蘇聯先後將兩台無人駕駛月球車成功送上月球，分別稱為月球車1號、月球車2號。月球車1號是一款無人駕駛型月球車，於1970年11月17日搭載蘇聯“月球” 17號探測器登陸月球，在月面雨海地區着陸，這是第一次在地球上對另一個星球上的機器人進行遠程控制。

月球車1號總共行駛了10540米，考察了8萬平方米範圍的月面，拍攝照片超過2萬張，在行車線的 500個點上對月壤進行了物理力學特性分析，並對25個點的月壤進行了化學分析。此外，它還收集了大貴月面輻射數據。它的壽命達到了十個月，直到它所攜帶的核能耗盡為止，這比原計劃 的90天長了許多。

月球車一號也曾攜帶激光反射裝置來提供地月激光測量，蘇聯設計師們曾在其中安設了特別反射器。它反射任何光線，而且反射到光線發射點。因此任務似乎很簡單：只需“照明”月球車就可獲取來自那裏的反射。可實際上任務複雜得多：從地球向小物體發射光線就像是瞄準幾公里之外的銅錢。

從結構上也可見該裝置是附屬於月球車本身，並伴隨月球車移動而移動，無法安放在月球表面。在這點上與阿波羅計劃的月球反射裝置截然不同。

長期以來地球只是大致知道月球車在月球上的位置。地面的天文望遠鏡看不到它。在1971年9月失去聯繫前，只知道它在10個月裏在月球表面行進了大約6英里(約合10公里)。雖然至少有一個研究小組希望利用激光從其回射器鏡面反彈回來信號，以這種辦法來尋找“月球車一號”，但是，科學家對“月球車一號”的具體地點並無十足的把握。“宇宙消息”雜誌主編馬裏寧説：70年代沒有準確的月球圖。對其位置瞭解的準確度不大。

2010年，美國月球軌道勘探器（LRO）月球勘測軌道飛行器相機(LROC)任務小組宣佈，他們在那個激光科學團隊曾經搜索過的地方的幾英里外發現了“月球車一號”的蹤跡。相機任務小組利用月球勘測軌道飛行器提供的信息，將激光脈衝發射給“月球車一號”，最終在時隔近40年後第一次與其取得了聯繫。“月球車一號”回射器不僅返回了信號，而且返回的信號質量是“月球車二號”鏡面返回信號的5倍。

LRO（月球軌道勘探器）拍攝到的蘇聯月球車圖像和其行走痕跡