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月球雷射測距實驗

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從阿波羅11號開始的月球雷射測距實驗。

月球雷射測距實驗是還在進行中的實驗，使用雷射雷達測量地球和月球之間的距離。在地球上的雷射瞄準阿波羅計畫放置在月球上的復歸反射器（英語：Retroreflector），並且測量反射光返回的確實時間。

2018年1月，雲南天文台利用1.2m望遠鏡雷射測距系統探測到阿波羅15號的月面反射器返回的雷射脈衝信號，中國成為繼美國、法國、義大利後第四個實現月球雷射測距的國家。[1][2][3][4][5]

早期的測試，阿波羅和月球車

阿波羅15號的LRRR.
阿波羅15號的LRRR圖解。

在1962年，麻省理工學院的一個小組使用毫秒長度的脈衝雷射，首次觀測到反射的回波，成功的完成測試。在同年的稍後，克里米亞天文物理天文台的蘇聯團隊始用Q-開關紅寶石雷射也完成了相似的測試[6]。隨著阿波羅11號的組員在1969年7月21日於月球上安置了復歸反射器之後，測量有了更好的精確性。阿波羅14號和阿波羅15號留置在月球上的兩個復歸反射器，對這個實驗也有貢獻。

無人駕駛的蘇聯月球車1號和月球車2號也攜帶了較小的陣列。起初還收到來自月球車1號的反射信號，但從1971年就偵測不到，直到2010年，加州大學的一個團隊使用NASA月球勘測軌道飛行器的影像才重新發現了這個陣列[7]。月球車2號的陣列仍繼續將信號反射回地球[8]。月球車的陣列在陽光直射下執行的效率衰減，當阿波羅計畫要安置反射器時就考慮到這個因素[9]。

成果

這項長期實驗已經有了一些成果：

  • 月球與地球的距離以每年3.8公分的速率不斷的逐漸增加，這種速率已經被認為異常的高[10]。
  • 月球很可能有個液態的核心，大約是月球半徑的20% [8]。
  • 宇宙中的萬有引力是非常穩定的。從1969年迄今牛頓重力常數 G的變化上限值小於1*10-11[8]。
  • 在高精度下已排除任何"諾特維特效應" (使地球和月球朝向太陽，與組成相關的微分加速度) 的可能性[11][12]，強烈支援強等效原理的有效性。
  • 月球雷射測距實驗結果的月球軌道精確度在愛因斯坦重力理論 (廣義相對論) 預測的範圍內[8]。

月球上有反射器的存在被用來反駁阿波羅登月是造假的謬論。例如，APOLLO 合作研究 的光子脈衝返回圖表，顯示在此處，阿波羅登陸地點，有符合錐稜鏡陣列的模組存在。

圖集

  • 阿波羅14號的月球Retro 反射器 (LRRR)。
    阿波羅14號的月球Retro 反射器 (LRRR)。
  • APOLLO 的光子脈衝返回時間記錄。
    APOLLO 的光子脈衝返回時間記錄。
  • 在德國巴伐利亞魏採爾 (Wetzell) 的月球雷射測距站。
    在德國巴伐利亞魏採爾 (Wetzell) 的月球雷射測距站。
  • 雷射測距設備。
    雷射測距設備。

相關條目

參考資料

  1. ^ 李語強; 伏紅林; 李榮旺; 等. 云南天文台月球激光测距研究与实验. 中國雷射. 2019, 46 (1): 0104004 [2019-04-24]. （原始內容存檔於2019-05-28）. 
  2. ^ 中国科学院云南天文台国内首次实现月球激光测距. 中國科學院雲南天文台. 2018-01-23 [2019-04-24]. （原始內容存檔於2019-08-20）. 
  3. ^ 李常明. 我国首次成功实现月球激光测距. 央視新聞客戶端. 2018-01-24 [2019-04-24]. （原始內容存檔於2020-05-03）. 
  4. ^ 魯暘筱懿. 国内首次完成月球激光测距，怎么做到的？. 知識就是力量雜誌 (鳳凰網科技). 2018-01-26 [2019-04-24]. （原始內容存檔於2020-05-03）. 
  5. ^ 趙漢斌. 王碩 , 編. 国内首次实现月球激光测距：让“嫦娥”遥而可及. 科技日報 (中國新聞網). 2018-01-24 [2019-04-24]. （原始內容存檔於2020-05-03）. 
  6. ^ Bender, P. L., The Lunar Laser Ranging Experiment, UCSD (PDF). [2011-02-13]. （原始內容存檔 (PDF)於2017-02-15）. 
  7. ^ McDonald, Kim. UC San Diego Physicists Locate Long Lost Soviet Reflector on Moon. UCSD. April 26, 2010 [27 April 2010]. （原始內容存檔於2012-10-25）. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 James G. Williams and Jean O. Dickey. Lunar Geophysics, Geodesy, and Dynamics (PDF). ilrs.gsfc.nasa.gov. [2008-05-04]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-06-04）.  13th International Workshop on Laser Ranging, October 7–11, 2002, Washington, D. C.
  9. ^ It’s Not Just The Astronauts That Are Getting Older. Universe Today. March 10, 2010 [10 March 2010]. （原始內容存檔於2010年3月13日）. 
  10. ^ Bills, B.G., and Ray, R.D., Lunar Orbital Evolution: A Synthesis of Recent Results, Geophysical Research Letters, 1999, 26 (19): 3045–3048 [2012-05-10], doi:10.1029/1999GL008348, （原始內容存檔於2012-01-22） 
  11. ^ Adelberger, E.G., Heckel, B.R., Smith, G., Su, Y., and Swanson, H.E., Eötvös experiments, lunar ranging and the strong equivalence principle, Nature, 1990-Sep-20, 347 (6290): 261–263 [2012-05-10], Bibcode:1990Natur.347..261A, doi:10.1038/347261a0, （原始內容存檔於2016-06-04） 
  12. ^ Williams, J.G., Newhall, X.X., and Dickey, J.O., Relativity parameters determined from lunar laser ranging, Phys. Rev. D, 1996, 53: 6730–6739 [2012-05-10], Bibcode:1996PhRvD..53.6730W, doi:10.1103/PhysRevD.53.6730, （原始內容存檔於2020-05-03） 

外部連結

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