Laserové měření vzdálenosti Měsíce - měření vzdáleností mezi dvěma body na povrchu Země , respektive Měsíce , pomocí laserového měření vzdálenosti pomocí rohových reflektorů umístěných na povrchu Měsíce nebo bez nich (v raných fázích výzkumu ). Vědecký význam takových experimentů spočívá ve zpřesnění gravitační konstanty a ověření teorie relativity ; zpřesnění řady pohybových parametrů dynamického systému Země-Měsíc; získávání nových údajů o fyzikálních vlastnostech a vnitřní stavbě Země a Měsíce atd.
Experimenty s laserovou lokalizací Měsíce bez použití rohových reflektorů byly prováděny od začátku 60. let v USA a SSSR. Ve Spojených státech byly k tomuto účelu od 9. května do 11. května 1962 použity dva dalekohledy MIT Cassegrain , první o průměru 30,5 cm nasměroval rubínový laserový paprsek na Měsíc, druhý o průměru 122 cm, přijal odražený signál. Byly lokalizovány krátery Al-Battani , Tycho , Copernicus , Longomontan [1] . V SSSR v roce 1963 se uvnitř měsíčního kráteru Al-Battani nacházel čtverec a jak pro vysílání rubínového laserového paprsku, tak pro jeho příjem byl použit dalekohled Shain s průměrem hlavního zrcadla 260 cm Krymské astrofyzikální observatoře . použitý , u kterého po vyslání signálu změnilo svou polohu speciální zrcadlo, které nasměrovalo signál odražený od povrchu Měsíce do fotodetektoru [2] . V této observatoři byla provedena první měření vzdálenosti k Měsíci pomocí laserového zaměřování, když byla v roce 1965 určena s přesností 200 metrů pomocí nové instalace vyrobené v Lebedevově fyzikálním institutu [3] . Přesnost byla navíc omezena silným zkreslením laserového paprsku měsíčním povrchem [2] .
21. července 1969 astronauti programu Apollo 11 nainstalovali na Měsíc první rohový reflektor , jeho úspěšné umístění proběhlo 1. srpna 1969 [4] . Podobné reflektory byly později instalovány astronauty z programů Apollo 14 a Apollo 15 . Reflektor Apollo 15 je největší, je to panel ze tří set hranolů, další dva reflektory Apollo měly po 100 hranolech, tepelnou izolací byla těžká skříň z hliníkové slitiny [2] .
Sovětská vozidla Lunokhod-1 , dodaná na Měsíc v rámci mise Luna-17 , a Lunokhod-2 , dodaná během mise Luna-21 , byla rovněž vybavena rohovými reflektory. Samotné reflektory byly vyrobeny ve Francii a systém jejich ochrany před prachem a orientační systém vyvinuli sovětští specialisté. Rohový reflektor Lunokhod byl soustavou 14 čtyřstěnných skleněných pyramid (každá byl rohem krychle se stranou 9 cm „odříznutou“ rovinou), umístěných v jedné tepelně izolované krabici tak, aby jejich nakloněná čela byla otevřena laserový paprsek [2] . První signály z Lunochodu-1 byly přijaty 5. a 6. prosince 1970 výše zmíněným 2,6metrovým dalekohledem Krymské astrofyzikální observatoře [3] a ve stejném měsíci byly přijaty i observatoří na Pic-du- Midi [5] . Reflektor Lunochod-1 poskytl za první rok a půl provozu asi 20 pozorování, pak se ale jeho přesná poloha ztratila a najít se ho podařilo až v dubnu 2010. [6] [7] Předpokládalo se, že rover stál v nakloněné poloze, což zeslabuje od něj odražený signál a znesnadňuje jeho nalezení s nepřesnými souřadnicemi na měsíčním povrchu. Reflektor "Lunokhod-1" by mohl být nalezen, pokud by jím odražený zajíček zasáhl optické fotografie povrchu Měsíce, které byly plánovány k pořízení pomocí družice Lunar Reconnaissance Orbiter , nebo v pozorovacím poli jiných cirkumlunárních stanicích. [7] 22. dubna 2010 byl Lunokhod 1 nalezen na povrchu Měsíce Tomem Murphym a týmem vědců, kteří vyslali laserové pulsy z Apache Point Observatory Telescope v Novém Mexiku.
S lokalizací zbývajících čtyř reflektorů, včetně toho instalovaného na Lunochod-2 [8] , nebyly žádné problémy, jejich neustálé ozvučení v současné době provádí řada stanic, včetně NASA Jet Propulsion Laboratory ( JPL NASA ) , Na 2,6metrovém dalekohledu Krymské astrofyzikální observatoře, kde bylo v roce 1978 instalováno zařízení umožňující měřit vzdálenost k Měsíci s přesností 25 cm, bylo provedeno celkem 1400 stanovení této hodnoty, nejčastěji k rohové reflektory Lunochod-2 a Apollo 15. V roce 1983 tam však byly práce zastaveny kvůli omezení sovětského lunárního programu [9] [10] .
V lednu 2018 oznámila čínská agentura Xinhua první zkušenost země s laserovým měřením vzdálenosti Měsíce pomocí reflektoru instalovaného americkou misí Apollo 15 v roce 1971 [11] [12] [13] .
Laser vysílá signál do dalekohledu namířeného na reflektor, přičemž přesně zaznamenává čas, kdy byl signál vydán. Část fotonů z původního signálu se vrací zpět do detektoru, aby zachytil počáteční datový bod. Plocha paprsku ze signálu na povrchu Měsíce je 25 km² (plocha rohových reflektorů je přibližně 1 m x 1 m). Světlo odražené od zařízení na Měsíci se vrací do dalekohledu asi na jednu sekundu, poté prochází filtračním systémem, aby získal fotony na požadované vlnové délce a odfiltroval šum. [7] [14] .
Od 70. let se přesnost měření vzdálenosti zvýšila z několika desítek (asi 40) na několik (asi 2-3) centimetry. Nová stanice Apache Point může dosahovat přesnosti v řádu milimetrů.
Přesnost měření času je v současnosti asi 30 pikosekund (což odpovídá asi dvěma centimetrům přesnosti měření vzdálenosti). [7]
| Měsíc | ||
|---|---|---|
| Zvláštnosti | ||
| Orbita Měsíce | ||
| Povrch | ||
| Selénologie | ||
| Studie | ||
| jiný | ||