

尽管最近出现了一些延迟,但美国国家航空航天局(NASA)的“阿尔忒弥斯”计划仍基本按计划进行,旨在建立永久载人月球存在。 “阿尔忒弥斯”宇航员将依赖大量的后勤信息,无论是在月球表面行进时,还是在往返地球的半定期交通中。为了做好准备,NASA正在测试各种工具,以确保访问者能够安全、精确、可靠地在月球上进行长时间停留——而该航天机构近期最成功的实验之一,是利用一种长期以来在地球上使用的策略,实现了月球上的首次突破。
根据NASA的说法,其目前在月球轨道上的“月球勘测轨道飞行器”(LRO)最近将大约100公里(约62英里)远的激光测高仪对准了下方印度空间研究组织(ISRO)的“维克拉姆”号着陆器,该着陆器位于南极附近的曼齐纳斯陨石坑附近。在2023年12月12日发射了五组脉冲后,LRO记录下了从“维克拉姆”号上的小型后向反射器反射回来的信号,证实了该方法的首次月球成功。
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测量激光从后向反射器返回的时间,有助于精确估算物体的距离和位置。激光测高仪通常用于跟踪地球上空的卫星,尽管方式与上个月的测试相反;脉冲通常从地面的设备发射到轨道卫星,而不是反过来。在阿波罗任务中也使用了后向反射器来测量月球与地球之间的距离——这个距离每年都在增加1.5英寸。
然而,阿波罗任务中尺寸如手提箱大小的反射器比“维克拉姆”号上的要大得多。相比之下,安装在“维克拉姆”号着陆器上的激光后向反射器阵列只是一个圆形的、直径2英寸的铝制框架。它不需要电源来工作——它只需要等待激光从其八个石英角立方棱镜中的任何一个反射回光源。
说到等待,那可真是漫长的等待。LRO的月球轨道激光测高仪(LOLA)发出的脉冲只能覆盖月球表面32英尺宽的区域。每个脉冲之间的间隔确保了LRO飞越“维克拉姆”号着陆器时,只有很小的几率能够真正击中后向反射器。

“测高仪非常适合探测陨石坑、岩石和巨石,从而创建月球的全球高程图。但它们并不适合将角度指向后向反射器百分之一度的范围内,而这正是要持续实现‘ ping’ 所必需的,”NASA上周解释道。因此,他们尝试了八次才最终与“维克拉姆”号取得联系。
LRO的测高仪是目前绕月球运行的唯一激光工具,因此需要更多此类工具来确保后向反射器能够提供持续、准确的测量读数。然而,一旦这些工具到位,未来的激光系统就可以用来帮助“阿尔忒弥斯”宇航员在近乎完全黑暗的月球上着陆,并标记已着陆航天器的位置。类似的后向反射器阵列目前被用于帮助货运自主对接国际空间站。你可以将它们想象成微型的月球空中交通管制员,帮助指导宇航员的导航和安全。
在那之前,更多的后向反射器正在运往月球——日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的SLIM着陆器在上周着陆时就携带了一个,另一个定于二月中旬搭载一家私营公司的发射升空。