中科院云南天文台实现我国首次月球激光测距_风闻

（图片来源：**毛新愿博士，**航天科普微博@太空精酿）

**央视网消息：**中国科学院云南天文台23日宣布，该天文台应用天文研究团组经过长期月球激光测距技术研究，1月22日晚取得重大突破，研究人员利用1.2m望远镜激光测距系统，多次成功探测到月面反射器Apollo15返回的激光脉冲信号，在国内首次成功实现月球激光测距。

据介绍，月球激光测距是通过精确测定激光脉冲从地面观测站到月面反射器的往返时间，从而计算地月距离。地月间激光测距是一项综合技术，它涵盖激光、光电探测、自动控制、空间轨道等多个学科领域，是目前地月距离测量精度最高的技术手段，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。

此前成功实现月球激光测距的国家有美国、法国和意大利等。此次云南天文台成功实现月球激光测距填补了我国在月球激光测距领域的空白。将会为我国天琴计划的实施提供测距技术支持。

在试验中，激光发射接收采取共光路工作方式，激光波长532nm，脉冲宽度为10ns，脉冲能量3.3J。地月平均距离为384403.9km，2018年1月22日晚21:25~22:31，地月间距离为385823.433km~387119.600km，实测距离的偏差在1m之内。（央视记者 李常明）

链接：http://news.cctv.com/2018/01/24/ARTImFeGcTFifxN8yTD5Ux7s180124.shtml

阿波罗计划中放置的激光反射装置细节图

相关介绍：

**月球激光测距：**利用激光直接测定月球距离的技术。它的基本原理是﹕通过望远镜从地面测站向月球发射一束脉冲激光﹐然后接收从月球表面反射回来的激光回波﹐通过测站上的计数器测定激光往返的时间间隔﹐便可推算出月球距离。月球激光测距的原理与经典的天体方位测量原理完全不同。大气对测距的影响很小﹐可以根据测站的气象资料加以修正。在地平高度10°以上﹐大气改正的误差小于1厘米﹐因此大气折射不再是观测精度的严重障碍。但由于回波很弱﹐观测要求有很好的透明度。

阿波罗计划激光反射装置：

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阿波罗载人登月计划中被安装在月球表面的激光反射装置

月球激光测距是在1962～1963年激光技术问世后不久著手试验的。最初只能接收月球天然表面漫反射的激光回波﹐由于回波波形无法缩窄﹐加以地面仪器设备不够完善﹐测距精度很低。**1969年7月﹐美国进行第一次载人登月飞行﹐宇航员在月面上安放了第一个后向反射器装置。**它的大小为46厘米见方﹐上面装有100个熔石英材料的后向反射器﹐每个直径为 3.8厘米。这种反射器实际上是一个光学的四面体棱镜。它有一个很有用的特性﹕当一束光线从第四面射入﹐经过三个直角面依次反射后﹐仍从第四面射出﹐这一特性能保证反射光讯号沿原发射方向返回地面测站﹐使回波强度大大增加。这样﹐利用面积很小的反射器组合就可以使地球上收到激光回波﹐而且波形不会因此变宽﹐因而可以达到很高的测距精度。后向反射器的应用﹐使月球激光测距的精度大大提高。目前﹐在月球上共安放了五个后向反射器装置﹐地面测距系统也日趋完善。近年来测距精度已达到8厘米左右。

激光反射装置的反射结构原理，能够保证激光完全按照入射角度原路返回

月球激光测距系统中采用的激光器大多是脉冲红宝石激光器﹐脉冲功率高达千兆瓦﹐脉冲宽度为2～4毫微秒。激光束经过望远镜准直后的发散角仅2～4角秒﹐一般几秒钟发射一次。发射和接收可使用同一个望远镜﹐其口径一般要大于1米。回波光讯号极其微弱﹐通常在接收器的阴极面上仅能产生一个光电子﹐所以相应地发展了一套单光电子接收技术。在最近研制的新型月球测距系统中﹐采用了脉宽小于1毫微秒的钇铝石榴石激光器。这样﹐就有可能在几年内使测距精度达到2～3厘米﹐相对精度为5×10。

阿波罗计划中的激光反射装置是载人登月的铁证之一

苏联月球车一号激光反射器

月球车1号是苏联发射成功的**世界上第一辆成功运行的遥控月球车。**在上个世纪的美苏太空争霸中，苏联先后将两台无人驾驶月球车成功送上月球，分别称为月球车1号、月球车2号。月球车1号是一款无人驾驶型月球车，于1970年11月17日搭载苏联“月球” 17号探测器登陆月球，在月面雨海地区着陆，这是第一次在地球上对另一个星球上的机器人进行远程控制。

月球车1号总共行驶了10540米，考察了8万平方米范围的月面，拍摄照片超过2万张，在行车线的 500个点上对月壤进行了物理力学特性分析，并对25个点的月壤进行了化学分析。此外，它还收集了大贵月面辐射数据。它的寿命达到了十个月，直到它所携带的核能耗尽为止，这比原计划 的90天长了许多。

月球车一号也曾携带激光反射装置来提供地月激光测量，苏联设计师们曾在其中安设了特别反射器。它反射任何光线，而且反射到光线发射点。因此任务似乎很简单：只需“照明”月球车就可获取来自那里的反射。可实际上任务复杂得多：从地球向小物体发射光线就像是瞄准几公里之外的铜钱。

从结构上也可见该装置是附属于月球车本身，并伴随月球车移动而移动，无法安放在月球表面。在这点上与阿波罗计划的月球反射装置截然不同。

长期以来地球只是大致知道月球车在月球上的位置。地面的天文望远镜看不到它。在1971年9月失去联系前，只知道它在10个月里在月球表面行进了大约6英里(约合10公里)。虽然至少有一个研究小组希望利用激光从其回射器镜面反弹回来信号，以这种办法来寻找“月球车一号”，但是，科学家对“月球车一号”的具体地点并无十足的把握。“宇宙消息”杂志主编马里宁说：70年代没有准确的月球图。对其位置了解的准确度不大。

2010年，美国月球轨道勘探器（LRO）月球勘测轨道飞行器相机(LROC)任务小组宣布，他们在那个激光科学团队曾经搜索过的地方的几英里外发现了“月球车一号”的踪迹。相机任务小组利用月球勘测轨道飞行器提供的信息，将激光脉冲发射给“月球车一号”，最终在时隔近40年后第一次与其取得了联系。“月球车一号”回射器不仅返回了信号，而且返回的信号质量是“月球车二号”镜面返回信号的5倍。

LRO（月球轨道勘探器）拍摄到的苏联月球车图像和其行走痕迹