Как отличить отражённый лазерный сигнал с Луны от грунта и ретрорефлектора?
07 июл 2019 в 10:37
photo_vlad
|
---|
По моей просьбе Виталий Насенник, автор статьи про ложь (мягче говоря ошибочность) результатов лоцирования лазерных отражателей на Луне 40 лет шарлатанства, написал разъяснение:
Как отличить отражённый лазерный сигнал с Луны от грунта и ретрорефлектора? 1) По яркости отражённого сигнала. Оптика - наука точная. Рассчитываем отражение для двух вариантов - отражение от уголкового отражателя и отражение от грунта, а также считаем уровень собственного шума и фоновой засветки. После этого проводим эксперимент, измеряем количество зарегистрированных фотонов и сравниваем с расчётными значениями. Уголковый отражатель спроектирован так, чтобы сигнал от него был не менее, чем на 1-2 порядка ярче, чем для отражения от грунта. 2) По компактности отражённого сигнала. Уголковый отражатель обладает таким интересным свойством, что все фотоны, независимо от того, в какое место входного окна влетели, проходят внутри отражающего элемента одинаковый путь, следовательно, если они одновременно влетели, то они одновременно и вылетят. Т.е. если мы направим на уголковый отражатель импульс длительностью 20 ps, то и назад прилетит импульс точно такой же длительности (если у нас уголковый отражатель состоит из одного-единственного элемента). Если же у нас уголковый отражатель состоит из массива элементарных уголковых элементов, и лоцирующий луч падает не по нормали к поверхности, то отражённый сигнал распадётся на отдельные импульсы, соответствующие каждому отражающему элементу в массиве. Тут есть две проблемы. Во-первых, атмосфера. Турбулентность в атмосфере размывает фронт лоцирующего импульса, даже идеально компактный имульс, скажем, длительностью 1 ps, на выходе из атмосферы уже расползётся примерно на половину наносекунды. Во-вторых, возникают сложности с регистрацией отклика с такой высокой точностью. Сейчас на лазеролокационных станциях используют массивы фотодиодов, работающих в лавинном режиме ("Гейгеровский режим"), для этого на фотодиоды подают очень высокое обратное напряжение (до 120 вольт). Ну да, при таком режиме достигается очень высокий квантовый выход (0.3-0.6), но фотодиод в таком режиме регистрирует только один фотон, после этого его нужно выключать, снимать с него напряжение и ждать, пока он рассосётся в нормальное состояние. Соответственно, энергию лоцирующего импульса выбирают таким образом, чтобы по расчёту регистрировалось примерно 1 фотон с импульса - больше бессмысленно, меньше неэффективно. Для предлагаемого мною варианта проверки нужно взять старый добрый фотоумножитель, он, конечно, обладает заметно меньшим квантовым выходом (0.1-0.2), но зато может работать в непрерывном режиме. Также надо взять достаточно мощный лазер, чтобы по расчёту получалось не один и не несколько фотонов с импульса, а много, чтобы можно было зарегистрировать профиль отражённого сигнала в пределах одного импульса. Но фотоумножители тоже имеют свой недостаток - они и сами размывают выходной импульс, причём, ширина выходного импульса даже от одного-единственного фотона получается много больше, чем нужно для предлагаемого эксперимента. Т.е. взять вот просто так вот и измерить длительность отражённого импульса - технически крайне сложная задача. Тут просто хотя бы один фотон поймать крайне непросто, не всякой стране по силам, а измерить при этом длительность отражённого импульса - ещё намного сложнее! 3) Можно попробовать измерить размеры отражённого пятна. Расходимость отражённого пятна однозначно определяется отношением длины волны света, используемого для лазерной локации, к апертуре элемента уголкового отражателя. Соответственно, для этого эксперимента потребуется много одинаковых приёмных телескопов, размещённых на довольно большой площади, синхронно регистрирующих отражённый сигнал. У нас должно получится примерно гауссовское пятно, смещённое к востоку от излучающего телескопа на величину релятивистского сдвига. (Точнее - даже несколько пятен. Far field diffraction pattern от уголкового отражателя представляет собой яркое центральное пятно, а вокруг него "ромашкой" ещё несколько пятен послабее. От массива элементов пятна наложатся, там картина сложнее будет.) Вариант таскать по площадке один телескоп - очень плохой вариант. Его нежную оптику при перевозке могут сбить, плюс проблемы с наведением и синхронизацией, плюс мы за один сеанс даже для одной точки статистику едва-едва успеваем собрать. Из-за того, что у нас примерно 1 фотон на импульс, нам, чтобы уверенно набрать статистику, нужно сделать несколько тысяч импульсов, а поскольку темп этих импульсов невелик (несколько десятков импульсов в секунду), то время на один сеанс получается пара десятков минут, а то и полчаса, т.е. за одну ночь мы не очень много сеансов успеем провести. Т.е. теоретически такой эксперимент возможен, практически, это дорого и сложно - как я уже говорил, не всякой стране доступно хотя бы одну лазеролокационную станцию сделать. (Лоцировать Луну и ИСЗ - это две сильно разные задачи! Луну лоцировать намного сложнее!) 4) Вариант отражения от грунта можно доказать, если лазерный луч посылать из одной обсерватории, а принимать в нескольких других, находящихся заведомо далеко от лоцирующей обсерватории (много дальше отражённого пятна). Тут требуется, чтобы эти обсерватории, участвующие в эксперименте, работали очень синхронно. Если в пределах одной обсерватории синхронизировать приёмную часть с передающей более-менее реально, то синхронизировать несколько обсерваторий, находящихся весьма далеко друг от друга, очень сложно. Ещё надо отловить ситуации, когда Луна видима из них из всех, погода благоприятствует и т.д. В общем, тоже весьма сложный эксперимент, на который непонятно, кто бы денег дал. Ссылка: https://vitaly-nasen…90207.html У меня вопрос, к г-ну Лисову, который здесь много постов посвятил спорам насчёт лазерной локации. Как Кокурин различал сигнал, отражённый от лунного грунта, от сигнала, якобы полученного им от отражателя Аполлона-15? Со ссылками и конкретными цитатами из его работ, разумеется. В целях соблюдения релевантности ответа.
|
|
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
07 июл 2019 в 11:29 |
ЦитатаИзмерение расстояния до Луны лазерно-локационным методом с точностью, достаточной для научного использования, было впервые проведено советскими учеными в 1965 г. [10]. Измерялось расстояние до участка лунной поверхности внутри кратера Фламмарион. В этих опытах применялся лазер с модулированной добротностью, который генерирует импульсы длительностью порядка 5 • 10-8 с. Примерно с такой же точностью измерялось время распространения лазерного импульса до Луны и обратно. Суммарная аппаратурная ошибка в расстоянии составляла ~15 м.
Расстояние до поверхности Луны удалось измерить с точностью около ±200 м. Ошибка в этом опыте определялась не несовершенством аппаратуры, а пространственной глубиной участка поверхности Луны, на который направлялся луч лазера.
При средних атмосферных условиях лазерный пучок по выходе из атмосферы имеет расходимость порядка 2—3", т. е. освещает на Луне площадку диаметром 3,5—5,0 км. Неровности рельефа в пределах площадки такого размера и наклон ее относительно луча лазера приводят к размытию лазерного сигнала по времени. Связанная с этим ошибка в расстоянии может достигать многих сотен метров.
Существенного повышения точности измерений можно добиться, если установить на Луне искусственную мишень малых размеров, которая эффективно отражает свет в направлении на наблюдателя. В этом случае ошибка в расстоянии будет определяться длительностью импульса лазера, точностью измерения времени распространения светового сигнала до мишени и обратно и размерами самой мишени. С современными лазерами и счетчиками времени эта ошибка может быть доведена до долей метра.
("Передвижная лаборатория на Луне Луноход-1", с. 170 и далее)
ЦитатаВ 1972 г. в процессе перестройки аппаратуры проводились отдельные измерения с отражателем «Аполлон-15», выполненные с целью отработки лазерной и электронной систем. В 1973 г. в этот комплекс была введена управляющая мини-ЭВМ, в результате чего работа всей аппаратуры была полностью автоматизирована и, что весьма важно, была обеспечена возможность оперативного контроля и управления ходом эксперимента в процессе измерений. Подготовка этого комплекса аппаратуры (рис. 4), обладающего высокой надежностью и оперативностью, была завершена ко времени доставки на Луну второго французского отражателя, установленного на «Луноходе-2».
Регулярные наблюдения этого отражателя начаты с июня 1973 г. [39].Несколько ранее — в марте 1973 г.— начаты регулярные наблюдения отражателя «Аполлона-15». августа 1973 г. налажены также измерения отражателя А-11, имеющего самую низкую эффективность из всех лунных отражателей. В настоящее время точность измерения расстояния в единичном импульсе составляет ±0,9 м, статистическая точность серий измерений (~5—10 мин) обычно ±30—40 см.
Ю. Л. Кокурин, Квантовая электроника, 1976, том 3, №6, 1189–1210
![]() |
ДальнийВ ( Слушатель ) |
08 июл 2019 в 13:26 |
Цитата: Liss от 07.07.2019 11:29:50
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
08 июл 2019 в 14:07 |
Цитата: ДальнийВ от 08.07.2019 13:26:19
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
09 июл 2019 в 16:45 |
Цитата: Liss от 07.07.2019 11:29:50
Цитата: Liss от 07.07.2019 11:29:50
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
09 июл 2019 в 19:10 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
09 июл 2019 в 23:57 |
Цитата: Liss от 09.07.2019 19:10:40
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
09 июл 2019 в 20:04 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 03:35 |
Цитата: Liss от 09.07.2019 20:04:47
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
09 июл 2019 в 20:35 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 01:41 |
Цитата: Liss от 09.07.2019 20:35:34
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 11:10 |
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 09:13 |
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
09 июл 2019 в 22:55 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 00:37 |
Цитата: Alexxey от 09.07.2019 22:55:27
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 08:32 |
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 09:53 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 03:45 |
Цитата: Alexxey от 10.07.2019 09:53:57
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 12:03 |
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 11:01 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 23:11 |
Цитата: Liss от 10.07.2019 11:01:01
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 11:13 |
ЦитатаДля управления луноходом отобрали 11 офицеров (в порядке распределения по экипажам):
командиры - Николай Еременко, Игорь Федоров,
водители - Габдухай Латыпов, Вячеслав Довгань,
штурманы-навигаторы - Константин Давидовский, Викентий Самаль,
бортинженеры - Леонид Мосензов, Альберт Кожевников,
операторы остронаправленной антенны - Валерий Сапранов, Николай Козлитин,
резервный водитель и оператор - Василий Чубукин.
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 11:26 |
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 12:00 |
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 14:13 |
ЦитатаВ третий лунный день он совершил переход в восточном направлении к «Борозде Прямой». Продолжая двигаться на восток, пройдя с 9-го по 23-е марта 16533 км, луноход подошёл к разлому.
В четвёртом лунном дне луноход начал осторожно приближаться к нему, подходя до расстояния 50 м от его края. На экранах замаячили камни размером в 1-2 м примерно одинаковой призматической формы с острыми углами, отличаясь от тех россыпей, которые были вблизи предыдущих кратеров.
В дальнейшем были выполнены подробные научные исследования этого интересного образования.
13-18 апреля луноход обогнул разлом с юга и вышел на его восточную границу. Ниже каменного «бордюра» крутизна стенок борозды увеличивалась и достигала 30-35 градусов, а склоны были покрыты крупными глыбами и камнями.
Таким образом, в этой части кратера Лемонье с помощью лунохода установлен выход коренных скальных пород интересного тектонического образования - региональную трещину сжатия Борозду Прямую. С 8-го по 23-е апреля луноход прошёл 8600 км.
8 мая «Луноход-2» приступил к выполнению программы пятого лунного дня. 9 мая луноход возобновил движение и отошел от разлома, а затем двинулся на северо-восток по направлению к ближайшему выступу береговой линии горноматерикового массива Тавр.
10 мая расчёт И. Фёдорова в сложных местах для проходимости лунохода (к тому же, Солнце стояло в зените, тени практически отсутствовали) продолжал движение, останавливаясь для получения стереоскопических панорам.
В какой-то момент луноход неожиданно съехал в кратер. Водитель своевременно выдал команду «Стоп». Такая ситуация для экипажа была не новой, волнений не вызывала, т.к. методы выхода из кратеров были неоднократно отработаны. И, конечно, надо помнить, что навигационная система не функционировала.
К тому же, местный горизонт не просматривался, т.к. телекамера «смотрела» в дно кратера, включение телефотометров для получения панорам, как уже это было ранее, ничего не изменило бы.
Командир, обсудив с экипажем сложившуюся ситуацию, принимает решение: снять защиту по току, поднять 9-е колесо, закрыть панель солнечной батареи (для не допущения попадания реголита на фотоэлементы при возможном соприкосновении её с лунной поверхностью), выдать команду «Назад» и по колее выйти из кратера. Это решение он и доложил группе управления, которая приняла решение панель не закрывать. И, к большому сожалению, так и получилось. Когда вышли на ровную площадку, увидели на мониторах следы входа в небольшой, но глубокий кратер и выхода из него. После просмотра от полученной боковым телефотометром панорамы программу сеанса решили продолжить. К концу сеанса бортинженер доложил о падении величины зарядного тока. Все предпринятые предложения группы управления по удалению реголита с панели закончились безрезультатно. Кстати, американские астронавты «Аполлона-11», по их сообщению, не смогли удалить лунную пыль, попавшую на оптику фотокамеры.
Перед окончанием зоны радиовидимости экипаж решил выставить луноход в направлении на восток, понимая, что его активная деятельность заканчивается, но надо оставить возможность работы с уголковым отражателем. Панель солнечной батареи оставили в открытом положении. За это время луноходом было пройдено около 800 м. 11 мая луноход на связь не вышел. Там наш «Луноход-2» и остался.
3 июня было передано сообщение ТАСС о завершении работ с луноходом. Это был «официальный некролог».
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 16:05 |
Цитата: Liss от 10.07.2019 14:13:13
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 08:55 |
Цитата: Alexxey от 10.07.2019 16:05:57
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
10 июл 2019 в 23:21 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 00:16 |
Цитата: Liss от 10.07.2019 23:21:32
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 10:28 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 11:02 |
Цитата: Liss от 11.07.2019 10:28:47
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 12:14 |
Цитата: Виталий Насенник от 11.07.2019 12:02:35Я жму "ответить" на конкретное сообщение, оно при этом цитируется.
Ну какое ещё может быть "вероятно"?
Вот снимок LRO:
Отсюда: http://lroc.sese.asu.edu/posts/699
The main rover body is labeled B, the open lid is labeled L and the instrument suite on the front of the rover is labeled I.
Lunokhod 2 rover parked facing southeast with the lid still open.
Полностью совпадает со словами Довганя, которые полностью соответствуют моделированию в Stellarium.
ЦитатаСледующий сеанс (№503) начался 10 мая в 15 ч 08 мин. Высота Солнца 34 градуса. Задача сеанса: движение в северо-восточном направлении к подножию материкового склона. Но в 15 ч 16 мин поступил доклад бортинженера о повышении температуры в приборном отсеке лунохода до 47 градусов. Ясно, что уже перегреваемся. Экипаж решил найти горизонтальную площадку и выставить луноход в направлении на восток, понимая, что его активная деятельность заканчивается, но надо оставить возможность работы с уголковым отражателем. Развернулись и выключились в 15 ч 22 мин 50 с со слабой надеждой, что в следующем, 504 сеансе луноход на наши сигналы откликнется. Не откликнулся. И это был конец работы.
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
12 июл 2019 в 03:12 |
Цитата: Liss от 11.07.2019 12:14:54
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 12:35 |
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
11 июл 2019 в 14:02 |
|
Виталий Насенник ( Слушатель ) |
12 июл 2019 в 04:13 |
Цитата: Alexxey от 11.07.2019 14:02:03
Цитата: Alexxey от 11.07.2019 14:02:03
Цитата: Alexxey от 11.07.2019 14:02:03
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
12 июл 2019 в 13:14 |
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
12 июл 2019 в 15:51 |
Цитата...при локации в стороне от субтерральной точки поверхность Луны существенно неперпендикулярна лучу, стало быть, отражённый сигнал размазывается во времени,
Цитатаа временной фильтр (temporal filter) вырезает из него только те фотончики, которые соответствуют ожидаемому результату.
![]() |
photo_vlad ( Слушатель ) |
12 июл 2019 в 16:05 |
Цитата: Alexxey от 12.07.2019 15:51:52
![]() |
Alexxey ( Слушатель ) |
12 июл 2019 в 16:21 |
![]() |
Liss ( Слушатель ) |
29 авг 2020 в 09:21 |