最近，俄羅斯圣光機(jī)大學(xué)（ITMO）的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種激光器，用于精確測(cè)量月球和地球之間的距離。這種激光器的短脈沖持續(xù)時(shí)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(guó)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(duì)地面物體和若干人造衛(wèi)星之間距離的精確測(cè)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(huì)影響衛(wèi)星的軌跡。因此，在計(jì)算衛(wèi)星位置時(shí)必須考慮月球坐標(biāo)。通過(guò)用激光定位儀測(cè)量到月球的距離來(lái)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(cè)量激光與月亮之間的距離就越容易。
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來(lái)自ITMO大學(xué)激光物理研究所的科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種用于月球定位器的激光器，能夠測(cè)量到月球的距離，誤差范圍為幾毫米。該激光器具有相對(duì)較小的尺寸，低輻射發(fā)散度以及短脈沖持續(xù)時(shí)間，高脈沖能量和高脈沖重復(fù)率的獨(dú)特組合。激光脈沖持續(xù)時(shí)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(lèi)似設(shè)備描述的指標(biāo)低幾倍。
“實(shí)際上，制造脈沖持續(xù)時(shí)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(shuō)。“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(zhǎng)為250毫焦耳，紅外波長(zhǎng)為430毫焦耳。我們?cè)O(shè)法實(shí)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(huì)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(shí)時(shí)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(hù)時(shí)的誤差范圍可能會(huì)縮小到10厘米。
“我們開(kāi)發(fā)的激光器是一個(gè)比較前沿的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我們的數(shù)據(jù)，它是世界上最強(qiáng)大的脈沖周期皮秒激光輻射源。除了嚴(yán)格的測(cè)距應(yīng)用，這類(lèi)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(zhǎng)Andrey Mak表示。
