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科技日報記者 龍躍梅 通訊員 盧旖維 吳立堅
全國人大代表、中國科學院院士、我國空間引力波探測“天琴計劃”首席科學家羅俊在全國“兩會”期間透露,中山大學天琴計劃激光測距台站成功測得了月球表面上五組反射鏡的回波信号,測出國内最準的地月距離,且精度達到國際先進水平。這意味着中國科學家攻克了地月激光測距技術,至此,中國成為世界上第三個成功測得全部五個反射鏡的國家。
“天琴計劃”激光測距台站望遠鏡運行良好。(來源:中山大學宣傳部)
為天琴衛星提供厘米級精确定位
2014年3月,“天琴計劃”由羅俊院士提出。“天琴”空間引力波探測計劃,旨在通過引力波探測進行天文學、宇宙學及基礎物理前沿研究。
天琴中心副主任、該項技術負責人葉賢基教授介紹,地月距離在38萬公裡左右,地月激光測距基本原理就是從地面測距台站的望遠鏡上,将高度同向性脈沖激光束射向放置在月球表面的反射鏡,反射鏡發射該激光信号再通過地面台站的望遠鏡接收,通過發送、接收時間差計算出地月之間的距離,地月激光測距是目前人類曆史上最遠距離的激光測距實驗,也是目前地月距離測量精度最高的技術手段。
天琴中心工程師韓西達表示,地月激光測距技術将為未來發射的天琴衛星提供厘米級精度的精确定位,使天琴衛星能夠精準進入指定軌道,這也是基于地球軌道的“天琴計劃”進行空間引力波探測的優勢之一。
據了解,我國于上世紀70年代起就具備衛星激光測距能力,但技術水平仍不能進行地月距離的激光測距。2015年開始,中山大學“天琴計劃”科研團隊啟動月球激光測距任務,并得到國家航天局和國家自然科學基金委應急項目的支持。
團隊測到了月面上五面反射鏡
地月激光測距技術是一項綜合技術,它涵蓋大型望遠鏡、脈沖激光器、單光子探測、自動控制、空間軌道等多個學科領域。葉賢基介紹,通過與中國科學院雲南天文台合作,升級昆明的衛星激光測距系統,于2018年1月22日首次測出地月距離。這是中國人首次成功利用激光精确地測量地球距月球的距離,也使我國成為世界上第五個實現地月激光精确測量的國家。
随後,“天琴”團隊啟動珠海測距台站建設項目,于2019年6月首次測得地月距離,在随後的幾個月裡,團隊測到了月面上所有的五面反射鏡的回波信号,地月激光測距的技術穩定性和成熟性進一步得到确認。
25日,記者在位于鳳凰山頂的天琴計劃激光測距台站内看到,一個口徑為1.2米的激光測距望遠鏡、一個工作溫度在零下200多攝氏度的多通道超導單光子探測器、一個高重頻短脈沖固體激光器、一個激光測距精密光學系統等核心部件,組成了可以測出地月距離的科技“利器”。
天琴工作人員正在操作激光測距望遠鏡。龍躍梅 攝
羅俊院士表示,地月激光測距技術是天琴計劃“沿途下蛋”的成果之一。它除了是天琴計劃的關鍵技術之外,其本身對月球基礎科學研究、我國太空安全、空間碎片和深空目标探測、太空科學實驗等多領域具有重大應用價值。
上世紀60年代,在實施登月計劃之前,美國和蘇聯就開始進行激光測月試驗,但測量精度有限。随着登月的成功,美國、蘇聯先後在月球上放置了五個激光角反射器。從此,地月激光測距成為最精準的地月距離測量手段。
來源:新華号 中國科技網
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