相当于在航母甲板上找一粒沙?探测月球激光反射镜回波信号原来这么难(航母算舰艇吗)

(来源:千龙网)

在探索宇宙的道路上,人类一直想要更精准地丈量太空、揭开未知的奥秘,最近,中国科学家就利用激光在38万公里外的月球上,“找到”了一个直径10厘米大小的“小镜子”,并且首次成功探测到了它反射回来的激光信号。

8月13日凌晨,中山大学天琴测距台站的科研团队,将激光瞄准月球表面的一面反射镜NGLR-1,并在几个小时内成功接收到数十组激光回波信号。这使得中国成为继法国、德国、美国之后,第四个完成该测量的国家。

这些激光回波,来自安装在月表的一组角反射器,它们就像人类设置在宇宙中的“参照物”,能让科学家以此为标尺,去探索宇宙的奥秘。

中山大学天琴中心教授 林旭东:我们通过地面观测站,向放置在月球表面的角反射器发射激光脉冲,通过精确测量激光脉冲往返传播的时间,从而计算出地球与月球之间的距离。新的角反射器可以提供更高精度的测距数据。通过数据积累,可以为检验广义相对论和引力理论、月球物理学、地月系统的动力学演化等研究,提供新的重要支持。

其实,类似的激光测月试验早在上世纪70年就已在全球多个国家陆续开展。不过,当时的反射器是由多个反射单元拼接而成,很容易受到月球周期性摆动的影响,导致测量精度下降。

中山大学天琴中心『工程师』 韩西达:跟上一代的月面角反射器阵列不同,新一代的月面角反射器,是一个孔径为10厘米的实心单体。它的反射截面积更小,回波更弱,观测难度更大,但是精度更高。

探测这样一个目标的难度极高。地月之间距离约38万公里,要跨越如此距离找到一个直径仅10厘米大小的目标,其难度相当于要在一艘航母甲板上,找到一粒细沙。与此同时,激光在穿过地球大气层时会被极度削弱,一去一回,发出的上千亿光子,最终能返回的可能只有个位数,而且信号极其微弱,科研团队必须用极其灵敏的单光子探测器,在噪声背景中精准识别出这些信号,才能完成测量。

而作为“天琴计划”的组成部分,未来,科学家还将持续收集反射器数据,积累高精度的地月测距数据,用于研究引力、地月系统演化等,并为未来在太空开展引力波探测打下基础。

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