目前，精密激光測距的極限是地月距離。這些係統基於(yu) 被動激光測距，測量信號按距離的四次方反比（1/R^4）衰減。近日，加利福尼亞(ya) 州的加州噴氣推進技術實驗室的Yijiang Chen，Kevin M. Birnbaum和Hamid Hemmati設計了一套新係統，這套係統使用主動激光測距，信號衰減隻有距離的二次方反比（1/R^2） 。係統的測量範圍增大了幾千倍，而且新係統有可能達到亞(ya) 毫米級的精度，整體(ti) 性能提升三個(ge) 數量級以上。相關(guan) 論文已發表在最近一期《應用物理快報》（102， 241107 (2013). DOI： 10.1063/1.4810906）。

　　根據Birnbaum的解說，“原則上，隻要增加望遠鏡的大小，這種方法可以擴大到任何星際距離。根據我們(men) 計算，實現從(cong) 地球到火星或木星測距，需要在地球上放置直徑1米的望遠鏡，在飛船安置上直徑15厘米的望遠鏡。這個(ge) 要求很容易達到。 ”

　　新的激光測距方案，每一端都有一個(ge) 收發器發射並接收激光脈衝(chong) 。激光脈衝(chong) 上加載有時間標簽，用來測量脈衝(chong) 傳(chuan) 播花費時間，進而測量收發器之間的距離。科學家們(men) 解釋說，這些“主動收發器”是遠距離測量的關(guan) 鍵。

　　“與(yu) 現有光學技術相比，關(guan) 鍵在於(yu) 使用主動收發器。目前光學測距基於(yu) 測量目標被動地反射光線。所以有效測量範圍限於(yu) 地—月距離。這一距離根本不能被稱為(wei) 星際空間，因為(wei) 行星間距離比月球遠上幾千倍。如果嚐試使用相同的被動測量係統測量行星間距離，因為(wei) 光強隨1/R^4下降，得到的信號會(hui) 減弱萬(wan) 億(yi) 倍。但我們(men) 使用的激光器兩(liang) 端為(wei) 有源收發器，所以每端都可以得到更強的信號。”Birnbaum 進一步解釋說，需要的激光功率沒有超出現有激光器。“激光器本身並不需要非常強大， ”他說，“市售的激光具有足夠的脈衝(chong) 能量。係統需要的出射光強可以很低，甚至人眼安全的光強都可以。隻要有一個(ge) 非常敏感的接收器並且從(cong) 背景光中挑選出‘信號’。”

　　他們(men) 在地球上開展了實驗室測試和室外測試。雖然由於(yu) 地球大氣中的大氣湍流的波動將增加少量的誤差，科學家們(men) 認為(wei) ，這個(ge) 誤差可以被控製在1毫米之內(nei) 。測量與(yu) 實際距離的偏差不超過0.14毫米，遠低於(yu) 1毫米精度的目標。

實現遠距離、高精度激光測距的最大挑戰為(wei) 收發器同步和克服雜散背景光。研究人員使用新的同步方案來克服這些難題，包括星際激光通信，以及使用低重複率短脈衝(chong) 激光。未來他們(men) 想對係統進行更大規模測試。“技術在實驗室與(yu) 室外測試得到了驗證，我們(men) 接下來想在飛機與(yu) 地麵測試收發器，然後我們(men) 會(hui) 在地麵和太空船之前測試。”伯恩鮑姆說。

　　激光測距的巨大進步將帶來許多應用。首先可能解決(jue) 火星內(nei) 部組成迷題。其次以用在基礎物理領域新的實驗，包括：檢驗等價(jia) 原理，明顯的宇宙加速膨脹，可能存在額外維度。最後，新激光測距係統可以保證行星間實驗的開展，並可以擴展到其他太陽係天體(ti) 。這一係列實驗將揭示諸多：行星的演化，大氣、海洋和光環的組成成分。