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如何將地球上射出的鐳射,透過月球表面鏡片,原路反射到地球?
科學實驗用到的鏡面是什麼
記得初中的物理書中就講過,要想精確測量地球和月球的距離,一個方法便是從地球上發射鐳射,透過月球上的鏡面將鐳射反射回來,根據光速和鐳射返回的時間,可以計算出月球到地球的距離。這個方法,理論上很簡單,但要實現起來,還是相當複雜的。
1969年,美國宇航員在登上月球后,臨走時,在月球上留下了可以反射鐳射的鏡片。從那時起,科學家就試圖透過上述方法來精確測量地球到月球的距離。
首先從地球,直接用鐳射照月球上的鏡子,難度太大,所以從2009年開始,月球勘測軌道器就開始攜帶鏡子了。但是之後的差不多10年時間裡,卻沒有一次成功將鐳射原路反射到地球。直到2018年的9月份,在法國的
格拉斯
鐳射測月站,科學家向月球勘測軌道器發射了鐳射,2。5秒之後,他們看到了返回的鐳射。
為了使月球勘測軌道器上面鏡片反射的鐳射,能夠原路返回,它上面鏡子的結構比浴室的鏡子複雜多了。它是一個立體角錐反射器,由一系列鏡片組成。當鐳射照射到它的鏡片時,光會在它裡面反射三次,直到鏡子的結構將它精確地沿著原路反射出去。
跟蹤月球勘測軌道器,是一個非常有趣的科學專案。科學家從地球發射鐳射,鐳射照射月球勘測軌道器上的鏡子,再反射到月球表面的鏡子,再原路反射回來,這一通操作下來,相當複雜。截止目前為止,科學家只成功了4次。4次不能提供足夠的資料來精確確定月球勘測軌道器的運動。月球勘測軌道器運動得太快了,以至於科學家不能確保每次照射到它鏡子上的鐳射能成功反射回來。科學家說,4次成功的實驗,實驗條件太理想了,當時是月球,月球勘測軌道器和法國在一條直線上,這極大地增加了鐳射照射鏡子原路反射回來的機率。
上面的圖片為阿波羅11號宇航員
邁克爾·科林斯
在登上月球后,將兩個實驗儀器留在了月球上。他右手拿的就是立體角錐反射器,它是宇航員放置到月球上的五個實驗儀器中的一個。
一段時間以來,科學家們在不斷研究月球勘測軌道器上鏡子設定等關鍵細節,以便解決接收月球上立體角錐反射器反射回的鐳射難題。在研究過程中,科學家發現,隨著時間的推移,鏡子的反射效果在逐漸變差,這使得精確測量任務變得更加困難。科學家推測,鏡面長時間暴露於太陽的輻射,可能會損傷鏡面的反射。另外月球上的塵埃和微弱的霧氣也會使得鏡面反射變得模糊。
一個簡單的,初中物理的原理,要想成功運用到科學實際應用中,從這個例子就可以看出來,它遠比我們的想象,要複雜很多倍。不過,這或許也是科學研究的魅力所在吧。理論論證可行的方案,科學家一定會想辦法將它實現並運用起來,而唯一不確定的,就是它可能需要一年,十年或者是更長的時間吧。
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