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如何将地球上射出的激光 通过月球表面镜片 原路反射到地球?

时间:2019-01-23

这个方法,理论上很简单,但要实现起来,还是相当复杂的

提示:本文共有 1060 个字,阅读大概需要 3 分钟。

记得初中的物理书中就讲过,要想精确测量地球和月球的距离,一个方法便是从地球上发射激光,通过月球上的镜面将激光反射回来,根据光速和激光返回的时间,可以计算出月球到地球的距离。这个方法,理论上很简单,但要实现起来,还是相当复杂的。

1969年,美国宇航员在登上月球后,临走时,在月球上留下了可以反射激光的镜片。从那时起,科学家就试图通过上述方法来精确测量地球到月球的距离。

首先从地球,直接用激光照月球上的镜子,难度太大,所以从2009年开始,月球勘测轨道器就开始携带镜子了。但是之后的差不多10年时间里,却没有一次成功将激光原路反射到地球。直到2018年的9月份,在法国的格拉斯激光测月站,科学家向月球勘测轨道器发射了激光,2.5秒之后,他们看到了返回的激光。

为了使月球勘测轨道器上面镜片反射的激光,能够原路返回,它上面镜子的结构比浴室的镜子复杂多了。它是一个立体角锥反射器,由一系列镜片组成。当激光照射到它的镜片时,光会在它里面反射三次,直到镜子的结构将它精确地沿着原路反射出去。

跟踪月球勘测轨道器,是一个非常有趣的科学项目。科学家从地球发射激光,激光照射月球勘测轨道器上的镜子,再反射到月球表面的镜子,再原路反射回来,这一通操作下来,相当复杂。截止目前为止,科学家只成功了4次。4次不能提供足够的数据来精确确定月球勘测轨道器的运动。月球勘测轨道器运动得太快了,以至于科学家不能确保每次照射到它镜子上的激光能成功反射回来。科学家说,4次成功的实验,实验条件太理想了,当时是月球,月球勘测轨道器和法国在一条直线上,这极大地增加了激光照射镜子原路反射回来的几率。

上面的图片为阿波罗11号宇航员迈克尔·科林斯在登上月球后,将两个实验仪器留在了月球上。他右手拿的就是立体角锥反射器,它是宇航员放置到月球上的五个实验仪器中的一个。

一段时间以来,科学家们在不断研究月球勘测轨道器上镜子设置等关键细节,以便解决接收月球上立体角锥反射器反射回的激光难题。在研究过程中,科学家发现,随着时间的推移,镜子的反射效果在逐渐变差,这使得精确测量任务变得更加困难。科学家推测,镜面长时间暴露于太阳的辐射,可能会损伤镜面的反射。另外月球上的尘埃和微弱的雾气也会使得镜面反射变得模糊。

一个简单的,初中物理的原理,要想成功运用到科学实际应用中,从这个例子就可以看出来,它远比我们的想象,要复杂很多倍。不过,这或许也是科学研究的魅力所在吧。理论论证可行的方案,科学家一定会想办法将它实现并运用起来,而唯一不确定的,就是它可能需要一年,十年或者是更长的时间吧。

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