最近，俄羅斯圣光機大學(xué)（ITMO）的科學(xué)家開發(fā)了一種激光器，用于精確測量月球和地球之間的距離。這種激光器的短脈沖持續(xù)時間和高功率有助于減少確定到月球的距離只有幾毫米的誤差。該數(shù)據(jù)可用于根據(jù)月球質(zhì)量影響指定人造衛(wèi)星的坐標(biāo)，使導(dǎo)航系統(tǒng)更加準(zhǔn)確。
美國的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和俄羅斯的GLONASS（格洛納斯）導(dǎo)航系統(tǒng)都基于對地面物體和若干人造衛(wèi)星之間距離的精確測量。衛(wèi)星坐標(biāo)必須盡可能準(zhǔn)確，以確保精確的物體定位。此外，月球的質(zhì)量會影響衛(wèi)星的軌跡。因此，在計算衛(wèi)星位置時必須考慮月球坐標(biāo)。通過用激光定位儀測量到月球的距離來獲得月球坐標(biāo)。這種定位器的精度取決于激光器的特性。例如，脈沖越短，激光束發(fā)散越小，測量激光與月亮之間的距離就越容易。
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來自ITMO大學(xué)激光物理研究所的科學(xué)家開發(fā)出一種用于月球定位器的激光器，能夠測量到月球的距離，誤差范圍為幾毫米。該激光器具有相對較小的尺寸，低輻射發(fā)散度以及短脈沖持續(xù)時間，高脈沖能量和高脈沖重復(fù)率的獨特組合。激光脈沖持續(xù)時間為64皮秒，比一秒短近160億倍。確定遠(yuǎn)距離輻射亮度的激光光束發(fā)散度接近理論極限; 它比類似設(shè)備描述的指標(biāo)低幾倍。
“實際上，制造脈沖持續(xù)時間為幾十皮秒的激光在技術(shù)上已經(jīng)不再困難，”激光物理研究所的工程師，ITMO大學(xué)光子學(xué)院的博士生Roman Balmashnov說。“然而，我們的激光輸出脈沖能量至少比其模擬產(chǎn)品高兩倍。綠色波長為250毫焦耳，紅外波長為430毫焦耳。我們設(shè)法實現(xiàn)200 Hz的高脈沖重復(fù)率和能量穩(wěn)定性，所以脈沖能量不會因脈沖而異。“
新型激光器將用于GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)的月球激光定位儀。這樣就可以實時校正衛(wèi)星坐標(biāo)，使俄羅斯導(dǎo)航系統(tǒng)更加準(zhǔn)確。定位用戶時的誤差范圍可能會縮小到10厘米。
“我們開發(fā)的激光器是一個比較前沿的幾個標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我們的數(shù)據(jù)，它是世界上最強大的脈沖周期皮秒激光輻射源。除了嚴(yán)格的測距應(yīng)用，這類激光器可以用于成像軌道物體，例如衛(wèi)星或空間碎片，“ITMO大學(xué)激光物理研究所所長Andrey Mak表示。
