美国国家航空航天局LRO上的激光仪器成功探测到印度的月球着陆器

魏洋1

ISRO（印度空间研究组织）的维克拉姆号着陆器搭载美国国家航空航天局回射器，于2023年8月23日着陆月球。四天后，美国国家航空航天局LRO号（月球勘测轨道飞行器）上的相机拍摄了这张照片。着陆器在图像的中心，在周围明亮光环的映衬下，它的阴影清晰可见。火箭羽流与月球表面的细粒风化层（类似于土壤）相互作用后形成的光环。这张图片显示了一个1英里（1.7公里）宽的区域。致谢:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/亚利桑那州立大学

（）据美国国家航空航天局（朗尼·谢克曼）：在月球上，激光束首次在轨道运行的美国国家航空航天局航天器和ISRO（印度空间研究组织）在月球表面的维克拉姆着陆器上的奥利奥大小的设备之间传输和反射。这项成功的实验开启了在月球表面精确定位目标的新方式。

美国东部时间2023年12月12日下午3点，美国国家航空航天局的LRO（月球勘测轨道飞行器）将其激光测高仪指向维克拉姆。当LRO向着陆器发射激光脉冲时，着陆器距离LRO 62英里（100公里），靠近月球南极地区的曼齐纳斯陨石坑。在轨道飞行器记录了从维克拉姆号上的一个小型美国国家航空航天局回射器反射回来的光线后，美国国家航空航天局的科学家们知道他们的技术终于奏效了。

向一个物体发射激光脉冲并测量光反射回来需要多长时间是从地面跟踪地球轨道卫星位置的常用方法。但是科学家说，反向使用这项技术——从移动的航天器向静止的航天器发送激光脉冲以确定其精确位置——在月球上有许多应用。

“我们已经证明，我们可以从月球轨道上定位月球表面的后向反射器，”孙晓丽说，他领导着位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的团队，该团队开发了维克拉姆上的后向反射器，这是美国国家航空航天局和ISRO合作的一部分。“下一步是改进这项技术，使其成为未来希望使用这些回射器的任务的常规。”

只有2英寸或5厘米宽，美国国家航空航天局的微小而强大的后向反射器被称为激光后向反射器阵列，有八个石英角立方棱镜安装在圆顶形铝框架中。科学家说，这种设备简单耐用，既不需要电力也不需要维护，可以持续使用几十年。其配置允许回射器将来自任何方向的光反射回其光源。

回射器可以用于科学和探索的许多应用中，事实上，自阿波罗时代以来就已经在月球上使用了。通过将光线反射回地球，手提箱大小的回射器揭示了月球正在以每年1.5英寸（3.8厘米）的速度远离我们的星球。

这种新一代的微型回射器比它们更大的前身有更多的应用。在国际空间站上，它们被用作精确标记，帮助货运飞船自主对接。



只有2英寸或5厘米宽，美国国家航空航天局的激光回射器阵列有八个石英角立方棱镜，安装在圆顶形铝框架内。这种配置允许设备将来自任何方向的光反射回其光源。鸣谢:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心

例如，在未来，他们可以在黑暗中引导阿尔忒弥斯宇航员到达地表，或者标记已经在地表上的航天器的位置，帮助宇航员或未报废的航天器在他们旁边着陆。

但是在回射器照亮月球之前还有更多工作要做。立即采用它们的最大障碍是LRO的高度计是目前唯一绕月球运行的激光仪器，它已经超出其主要任务运行了13年。但是这个仪器并不是为精确定位目标而设计的；自2009年以来，名为罗拉的高度计一直负责绘制月球地形图，为前往月球表面的任务做准备。

与孙一起工作的戈达德太空中心的科学家丹尼尔·克莱蒙斯说:“我们希望洛拉每次都能命中这个奥利奥大小的目标，但这很难做到。”。高度计八次尝试联系维克拉姆的后向反射器。

罗拉的工作原理是向月球发射五束激光束，并测量每束激光束反弹所需的时间（光返回的速度越快，罗拉与月球表面的距离越小，因此该地区的海拔越高）。每束激光从62英里（100公里）的高度覆盖32英尺（10米）宽的区域。因为光束之间有很大的间隙，所以在月球轨道飞行器每次经过着陆器时，激光脉冲接触回射器的机会很小。

高度计非常适合探测陨石坑、岩石和巨石，以创建月球的全球高程地图。但它们并不适合指向百分之一度以内的回射器，而这是持续实现ping所需的。未来的激光可以缓慢而连续地扫过表面，覆盖范围没有任何间隙，这将有助于微型回射器发挥其潜力。

目前，美国国家航空航天局微型回射器背后的团队将继续使用LRO的激光高度计来帮助精确地表目标的位置，尤其是着陆器。

几个美国国家航空航天局回射器将搭载在公共和私人登月飞船上，其中一个搭载在JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）的斯利姆着陆器上，定于2024年1月19日登陆月球，另一个由Intuitive Machines公司制造，该公司计划在2月中旬将其航天器发射到月球。根据美国国家航空航天局商业月球有效载荷服务（CLPS）计划，直观机器将携带六个美国国家航空航天局有效载荷，包括后向反射器。