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月球激光测距实验

月球激光测距实验是还在进行中的实验，使用激光雷达测量地球和月球之间的距离。在地球上的激光瞄准阿波罗计划放置在月球上的复归反射器（英语：Retroreflector），并且测量反射光返回的确实时间。

从阿波罗11号开始的月球激光测距实验。

2018年1月，云南天文台利用1.2m望远镜激光测距系统探测到阿波罗15号的月面反射器返回的激光脉冲信号，中国成为继美国、法国、意大利后第四个实现月球激光测距的国家。[1][2][3][4][5]

早期的测试，阿波罗和月球车

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阿波罗15号的LRRR.
 
阿波罗15号的LRRR图解。

在1962年，麻省理工学院的一个小组使用毫秒长度的脉冲激光，首次观测到反射的回波，成功的完成测试。在同年的稍后，克里米亚天文物理天文台的苏联团队始用Q-开关红宝石激光也完成了相似的测试[6]。随着阿波罗11号的组员在1969年7月21日于月球上安置了复归反射器之后，测量有了更好的精确性。阿波罗14号和阿波罗15号留置在月球上的两个复归反射器，对这个实验也有贡献。

无人驾驶的苏联月球车1号和月球车2号也携带了较小的阵列。起初还收到来自月球车1号的反射信号，但从1971年就侦测不到，直到2010年，加州大学的一个团队使用NASA月球勘测轨道飞行器的影像才重新发现了这个阵列[7]。月球车2号的阵列仍继续将信号反射回地球[8]。月球车的阵列在阳光直射下执行的效率衰减，当阿波罗计划要安置反射器时就考虑到这个因素[9]。

成果

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这项长期实验已经有了一些成果：

  • 月球与地球的距离以每年3.8公分的速率不断的逐渐增加，这种速率已经被认为异常的高[10]。
  • 月球很可能有个液态的核心，大约是月球半径的20% [8]。
  • 宇宙中的万有引力是非常稳定的。从1969年迄今牛顿重力常数 G的变化上限值小于1*10-11[8]。
  • 在高精度下已排除任何"诺特维特效应" (使地球和月球朝向太阳，与组成相关的微分加速度) 的可能性[11][12]，强烈支援强等效原理的有效性。
  • 月球激光测距实验结果的月球轨道精确度在爱因斯坦引力理论 (广义相对论) 预测的范围内[8]。

月球上有反射器的存在被用来反驳阿波罗登月是造假的谬论。例如，APOLLO 合作研究 的光子脉冲返回图表，显示在此处，阿波罗登陆地点，有符合锥棱镜阵列的模组存在。

图集

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  •  
    阿波罗14号的月球Retro 反射器 (LRRR)。
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    APOLLO 的光子脉冲返回时间记录。
  •  
    在德国巴伐利亚魏采尔 (Wetzell) 的月球激光测距站。
  •  
    激光测距设备。

相关条目

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参考资料

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  1. ^ 李语强; 伏红林; 李荣旺; 等. 云南天文台月球激光测距研究与实验. 中国激光. 2019, 46 (1): 0104004 [2019-04-24]. （原始内容存档于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. 中国科学院云南天文台. 2018-01-23 [2019-04-24]. （原始内容存档于2019-08-20）. 
  3. ^ 李常明. 我国首次成功实现月球激光测距. 央视新闻客户端. 2018-01-24 [2019-04-24]. （原始内容存档于2020-05-03）. 
  4. ^ 鲁旸筱懿. 国内首次完成月球激光测距，怎么做到的？. 知识就是力量杂志 (凤凰网科技). 2018-01-26 [2019-04-24]. （原始内容存档于2020-05-03）. 
  5. ^ 赵汉斌. 王硕 , 编. 国内首次实现月球激光测距：让“嫦娥”遥而可及. 科技日报 (中国新闻网). 2018-01-24 [2019-04-24]. （原始内容存档于2020-05-03）. 
  6. ^ Bender, P. L., The Lunar Laser Ranging Experiment, UCSD (PDF). [2011-02-13]. （原始内容存档 (PDF)于2017-02-15）. 
  7. ^ McDonald, Kim. UC San Diego Physicists Locate Long Lost Soviet Reflector on Moon. UCSD. April 26, 2010 [27 April 2010]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档 (PDF)于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]. （原始内容存档于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, （原始内容存档于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, （原始内容存档于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, （原始内容存档于2020-05-03） 

外部链接

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