Telemetría láser de la Luna : medición de distancias entre dos puntos en las superficies de la Tierra y la Luna , respectivamente, por medio de la telemetría láser utilizando reflectores de esquina ubicados en la superficie de la Luna, o sin ellos (en las primeras etapas de investigación ). La importancia científica de tales experimentos radica en el refinamiento de la constante gravitatoria y la verificación de la teoría de la relatividad ; refinamiento de una serie de parámetros de movimiento del sistema dinámico Tierra-Luna; obtención de nuevos datos sobre las propiedades físicas y la estructura interna de la Tierra y la Luna , etc.
Los experimentos sobre la localización láser de la Luna, sin el uso de reflectores de esquina, se han llevado a cabo desde principios de la década de 1960 en los EE. UU. y la URSS. En Estados Unidos, del 9 al 11 de mayo de 1962, se utilizaron para este fin dos telescopios Cassegrain del MIT , el primero con un diámetro de 30,5 cm dirigió un rayo láser de rubí a la Luna, el segundo, con un diámetro de 30,5 cm. 122 cm, recibió la señal reflejada. Se localizaron los cráteres Al-Battani , Tycho , Copérnico , Longomontan [1] . En la URSS en 1963 se ubicó un cuadrado en el interior del cráter lunar Al-Battani , y tanto para enviar un rayo láser rubí como para recibirlo se utilizó el telescopio Shain con un espejo principal de 260 cm de diámetro del Observatorio Astrofísico de Crimea. utilizado , en el que, después de enviar una señal, un espejo especial cambiaba su posición, dirigiendo la señal reflejada desde la superficie de la Luna hacia el fotodetector [2] . En este observatorio se realizaron las primeras mediciones de la distancia a la Luna mediante telemetría láser, cuando en 1965 se determinó con una precisión de 200 metros utilizando una nueva instalación fabricada en el Instituto de Física Lebedev [3] . Además, la precisión se vio entonces limitada por la fuerte distorsión del rayo láser por la superficie lunar [2] .
El 21 de julio de 1969, los astronautas del programa Apolo 11 instalaron el primer reflector de esquina en la Luna , su ubicación exitosa se llevó a cabo el 1 de agosto de 1969 [4] . Reflectores similares fueron instalados posteriormente por los astronautas de los programas Apolo 14 y Apolo 15 . El reflector Apolo 15 es el más grande, es un panel de trescientos prismas, los otros dos reflectores Apolo tenían 100 prismas cada uno, el aislamiento térmico era una caja pesada hecha de aleación de aluminio [2] .
Los vehículos soviéticos Lunokhod-1 , entregados a la Luna como parte de la misión Luna-17 , y Lunokhod-2 , entregados durante la misión Luna-21 , también estaban equipados con reflectores de esquina. Los reflectores en sí se fabricaron en Francia , y el sistema para protegerlos del polvo y el sistema de orientación fueron desarrollados por especialistas soviéticos. El reflector de esquina Lunokhod era un sistema de 14 pirámides tetraédricas de vidrio (cada una era una esquina de un cubo con un lado de 9 cm "cortado" por un plano), colocadas en una caja aislada térmicamente de modo que sus caras inclinadas estuvieran abiertas al rayo láser [2] . Las primeras señales de Lunokhod-1 fueron recibidas el 5 y 6 de diciembre de 1970 por el mencionado telescopio de 2,6 metros del Observatorio Astrofísico de Crimea [3] , y en el mismo mes fueron recibidas por el observatorio de Pic-du- Mediodía [5] . El reflector Lunokhod-1 proporcionó unas 20 observaciones en el primer año y medio de funcionamiento, pero luego se perdió su posición exacta y no fue posible encontrarlo hasta abril de 2010. [6] [7] Se asumió que el rover estaba en una posición inclinada, lo que debilita la señal reflejada por él y dificulta encontrarlo con coordenadas inexactas en la superficie lunar. El reflector de "Lunokhod-1" se podría encontrar si el conejito reflejado por él golpea las fotografías ópticas de la superficie de la Luna, que se planeó tomar utilizando el satélite Lunar Reconnaissance Orbiter , o en el campo de observación de otros. estaciones circunlunares. [7] El 22 de abril de 2010, Tom Murphy y un equipo de científicos encontraron Lunokhod 1 en la superficie de la Luna y enviaron pulsos láser desde el telescopio del observatorio Apache Point en Nuevo México.
No hubo problemas para ubicar los cuatro reflectores restantes, incluido el instalado en Lunokhod-2 [8] , su sondeo constante lo están realizando actualmente varias estaciones, incluido el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA ( JPL NASA ) , En el telescopio de 2,6 metros del Observatorio Astrofísico de Crimea, donde en 1978 se instaló un equipo que permitió medir la distancia a la Luna con una precisión de 25 cm, se realizaron un total de 1.400 determinaciones de este valor, la mayoría de las veces para los reflectores de esquina de Lunokhod-2 y Apollo 15. Sin embargo, en 1983, el trabajo se detuvo debido a la reducción del programa lunar soviético [9] [10] .
En enero de 2018, la agencia china Xinhua informó sobre la primera experiencia del país de medición láser de la luna utilizando un reflector instalado por la misión Apolo 15 de EE. UU. en 1971 [11] [12] [13] .
El láser emite una señal en un telescopio dirigido a un reflector, mientras registra con precisión el momento en que se emitió la señal. Una parte de los fotones de la señal original se devuelve al detector para capturar el punto de datos inicial. El área del haz de la señal en la superficie de la Luna es de 25 km² (el área de los reflectores de las esquinas es de aproximadamente 1 m por 1 m). La luz reflejada por el dispositivo en la Luna regresa al telescopio durante aproximadamente un segundo, luego pasa a través de un sistema de filtrado para obtener fotones en la longitud de onda deseada y filtrar el ruido. [7] [14] .
Desde la década de 1970, la precisión de la medición de distancia ha aumentado de varias decenas (alrededor de 40) a varios (alrededor de 2-3) centímetros. La nueva estación Apache Point puede lograr una precisión del orden de milímetros.
La precisión de la medición del tiempo en el presente es de unos 30 picosegundos (lo que corresponde a unos dos centímetros de precisión en la medición de la distancia). [7]
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