人类首次登月至今,共计5面反光镜留在了月球上,它们可帮了大忙

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人类首次登月至今,共计5面反光镜留在了月球上,它们可帮了大忙

2024-07-12 18:55| 来源: 网络整理| 查看: 265

不到十年之后,全世界都会知道FALLER当初的设想多么有洞察力和预见性,他与同事建立了一个月球测距小组,探索在月球上安装反反射器的可行性。没有人能保证这个实验真的能运行起来,而且其他团队也在参与竞争,希望能被选中参加阿波罗历史性的宇宙航行。

一个角立方体反光镜理论上是可以工作的,但它总是需要精确地对准入射光的发源点,这样光束就可以直接反射回光源以便精准定时。然而由于月球绕着它自己的轴旋转和绕地球旋转,这种完美的对准只会在极少数情况下发生。即使在这种情况下,一个微小的指向错误也会导致光线返回到一个不同的位置。而FALLER设计的反射镜将由三面镜子组成,彼此精确地设置成直角,就像一个纸箱的内角一样。这种设计迫使入射光从三个表面反弹,光学定律保证它总是直接反弹回光源。最终FALLER的设计入选了美国宇航局最终方案。

它的工作原理就是一个天文台。通常是德克萨斯州的麦克唐纳天文台,向月球发射激光束。尽管存在一些分散,激光束在很远的距离内仍然保持着紧密聚焦。当光束从镜子反射回地球时,它的直径已经扩大到20公里,这种光束的分散使得观察反射更加困难。目前在新墨西哥州阿拉莫戈多东南10英里的阿帕奇点天文台阿波罗月球激光测距行动,对五个后向反射器阵列的测量工作每隔一小时进行一次,平均每月进行六次。

Heraus团队最终研制了阿波罗11号的三棱镜反射器

反射器本身不需要任何功率支持,这就是为什么在月球上的其他仪器停止工作几十年后,它仍然在工作的原因。据美国宇航局喷气推进实验室(JPL)称,该仪器包括100个角立方体棱镜(又称熔融二氧化硅半立方体),它们被放置在一个46平方厘米平方的铝板上。由于这些角立方体的形状,任何射向它们的激光都会将光直接反射回来。多年来,由于更好的激光和计算设备的应用,地月距离的测量更加精准。

一旦激光束击中反射器,天文台的科学家们就会使用灵敏的滤波和放大设备来检测任何返回信号。反射光太弱,人眼无法看到,但在良好的条件下,每隔几秒钟就会接收到一个光子,也就是构成光的基本粒子。

为了接收这种微弱的信号,必须进行几个小时以上的观测。通过平均这些信号,研究人员可以计算出月球的距离,精确度可以小于到2厘米。考虑到月球距离地球的平均距离为384,400公里,也就是地球直径的30倍左右。地月距离时如此之远,以至于阿波罗号宇航员花了三天时间才能到达那里,所以说这个误差幅度相当小。

研究人员通过向月球反射器发射激光收集了50年的数据,物理学家现在已经确定,月球正以每年3.8厘米的速度螺旋式远离地球。当阿姆斯特朗和奥尔德林在月球上放置第一个反光板阵列时,他们也成为地球上第一批在月球表面工作的测量员。

虽然该实验以其月球距离测量而闻名,但研究人员还能够利用这些数据证明月球有一个流体核心。激光往返的时间提供了支持爱因斯坦广义相对论的证据。该理论认为,在某种程度上,真空中的光速与任何观察者的运动无关。NASA称,该实验还表明,艾萨克·牛顿的引力常数是极其恒定的,在1969年至2004年间,其变化小于1000亿分之一。返回搜狐,查看更多



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