中國科學院雲南天文台1月22日晚在月球激光測距技術研究方麵取得重大突破。研究團隊利用1．2米望遠鏡激光測距係統，多次成功探測到阿波羅15號月麵反射器返回的激光脈衝信號，在國內首次成功實現月球激光測距。
月球激光測距是通過精確測定激光脈衝從地麵觀測站到月麵反射器的往返時間，從而計算地月距離。這是一項綜合技術，它涵蓋激光、光電探測、自動控製、空間軌道等多個學科領域，是目前地月距離測量精度最高的技術手段，其觀測資料對天文地球動力學、地月係動力學、月球物理學以及引力理論驗證等諸多學科的研究有著重要的價值。
中國科學院雲南天文台應用天文研究團組長期從事月球激光測距技術研究。據研究團組副組長、副研究員李語強介紹，此次測距是在提高了指向精度和跟蹤精度，改善了探測效率和光學傳輸效率，並進行多項關鍵技術攻關後實現的。
李語強說，從傳統技術看來，月球激光測距的主要難點在於共光路係統中激光發射和激光接收轉換，需要保證係統能正常發射激光，並接受回波信號；望遠鏡跟蹤指向精度，當望遠鏡指向精度為3秒時，指向月球時激光束的中心與月麵反射器的間距最大可達6千米，而最大的月麵反射器——阿波羅15號有效反射麵積僅是3402平方厘米，這將直接影響到激光測月的成功。此外，激光光束質量及光學係統效率，影響激光實際發射能量和質量。
研究團組針對以上問題，自主研發了共光路月球激光測距係統用於收發轉換的轉鏡，很好地實現了光路收發轉換。研究團組提出，可建立局部指向修正模型，以進一步提高望遠鏡的指向精度。他們利用沿月球軌道周圍一定數量的恒星，在每次激光測月前作局部指向修正模型改正，以保證在觀測目標軌道區域內望遠鏡實現角秒量級的高指向精度。2017年，中科院雲南天文台1．2米望遠鏡光學係統升級改造後，提高了光學係統效率，為月球激光測距打下良好的基礎。此外，研究團組還在微弱信號探測、數據處理等方麵做了大量工作。
地月平均距離為384403．9千米。測距實驗中，研究人員采取共光路工作方式，通過1．2米望遠鏡激光測距係統進行測距，激光波長為532納米，脈衝寬度為10納秒，頻率10赫茲，試驗時，單脈衝能量為3．3焦耳。1月22日晚21時25分至22時31分，實測數據段顯示阿波羅15號反射器到測站的距離為385823．433千米至387119．600千米，測距精度優於1米。
目前，國際上成功實現月球激光測距的國家僅有美國、法國和意大利。雲南天文台此次成功實現月球激光測距，填補了我國在月球激光測距領域的空白，將會為我國天琴計劃的實施提供測距技術支持。
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