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我国首次获得月球上全部激光反射镜的回波信号

     12月8日,记者从华中科技大学和中山大学联合在武汉举行的第六届天琴空间科学任务研讨会上获悉,自今年6月以来,“天琴计划”科研团队已经多次成功实现了地月距离的激光测量,并在国内首次得到月球上全部五个激光反射镜的回波信号。

   目前,包括我国在内,全世界仅有五个国家具备激光精准测量地月距离的技术能力,而“天琴计划”珠海激光测距台站又是少数几个能够实现对部署在月球上全部五个激光反射镜实现测量的台站之一。

阿波罗11反射器阵列

“天琴计划”珠海激光测距台站

     上世纪60年代,在实施登月计划之前,美国和苏联开始进行激光测月试验,但当时只能测量月面漫反射回波,测量精度十分有限。1969年7月21日,美国“阿波罗11号”登月成功,人类第一次踏上月球表面,登月宇航员带了一个激光后向反射器阵列Apollo11,并将其放置在月面预定位置上。成功登月仅数日后,美国人即测到了来自该反射器的激光测距回波信号。

   此后,美国利用阿波罗登月任务相 继在月面不同位置放置了Apollo14、Apollo15角反射器阵列,苏联先后利用月球车Luna17与Luna21,在月面安置了Lunakhod17和Lunakhod21反射器阵列,于是月面上共有五个可供进行激光测月的角反射器阵列。从此,月球激光测距成为最精准的地月距离测量手段。

     之后几十年里,陆续有法国、意大利、德国等的多家测站进行过激光测月相关研究。但由于各种原因,能够成功的只有极少数测站。近几年,能够进行常规激光测月的只有法国格拉斯测站、意大利马泰拉测站以及美国阿波罗测站。

    据专家介绍,一座完整的月球激光测距地面站主要包括望远镜系统、光路系统、光子探测系统以及其他辅助系统,这是一项涉及多学科领域的复杂的精密技术。其观测资料对天文地球动力学、地月系动力学、月球物理学以及引力理论验证等诸多学科的研究有着重要价值。

地月激光测距示意图

      2018年1月22日晚,中国科学院云南天文台应用天文研究团组的研究人员成功接收到了月球激光测距的回波信号,这是中国人首次成功利用激光精确地测量地球距月球的距离。

位于中山大学珠海校区的“天琴计划”激光测距台站,在不到一年的时间内完成台站建设,今年6月8日晚首次测到Apollo15的信号,8月14日凌晨首次测到Apollo14信号,11月7日晚,首次同时获得月球上的五个目标(A15、A14、A11、L17、L21),并实现高精度地月距离测量,目前科研团队对地月距离的测量精度正在评估中。

    地月激光测距试验是开展“天琴计划”空间引力波探测必须攻克的关键技术。这是“天琴计划”“0123”路线图中的“0”步骤。与此同时,记者获悉,“天琴计划”“0123”路线图中的“1”步骤,即国家立项的首颗面向未来引力波空间探测技术试验卫星,预计将于今年年底进行发射。

天琴计划“0123”路线图

    “天琴计划”是中国科学院罗俊院士于2014年3月在华中科技大学的一次国际会议上提出、以中国为主导的国际空间引力波探测计划。据悉,自1994年开始,罗俊在华中科技大学引力中心开始布局空间引力波探测研究,二十多年来积累了若干关键技术,储备了一批优秀的人才。此次天琴空间科学任务研讨会,吸引了国内外42个高校和科研单位的近300位学者积极参加。

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