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卫星激光测距简介

已有 6782 次阅读 2007-2-13 07:52 |个人分类:时空与重力场|系统分类:科普集锦| 卫星激光测距, 空间大地测量





    卫星激光测距,与物理原理有关,与光、机、电有关,可以这么描述一下:

    每当天气晴朗的夜晚,当安装了反射器的卫星像排好了队从天空掠过的时候,我们就用发出绿色激光(波长532纳米,一纳米等于10的负九次方米)的天文望远镜瞄准它、跟踪它。瞄准、跟踪都是依靠计算机操作的,观测者的任务就是修正误差,以便于得到更多的可以利用的信息。在观测室内的微光电视上,卫星,或者为我们指明方向的北极星就是一个发亮的白点。跟踪卫星的时候,可以看到许多明亮的恒星飞速地从屏幕上掠过,划出美丽的、转瞬即逝的线条。

    当东天边露出了朝阳的微光,当星星们闭上了眼睛,疲惫的我们也该休息了。《日出》中有句诗:太阳出来了,可是我们要睡觉。这真是我们夜工作者心态的真实写照。我们的心情当然和陈白露截然不同了。她是空虚地睡去,我们是充实地休息,养精蓄锐。

    观测数据发往远在大洋彼岸的美国国家航空航天局的数据中心,全球的观测网站数据汇聚、计算、处理、分析后,结果都在INTERNET网上公布。我国有五个这样的卫星观测站。其中设立在中国科学院上海天文台的观测站,具备了数据分析能力,他们的分析结果也定期在互联网上公布。

说了半天,忘了说我们的工作原理了。其实很简单:就是距离等于光速乘以它在空气中的传播时间。就是这简单的原理实现起来并不容易,有多少科学工作者在绞尽脑汁呢!

    首先,需要性能比较稳定、单色性好的激光器吧.我国的激光器和美国、欧洲一些国家的激光器性能差别大。

    其次激光器散热量大,就得降温,这需要一套冷却循环系统,就像汽车上的水箱一样——目的是降降温。冷却循环系统制造得不精密,噪音又出来了,需要解决吧。

    第三,夜间能见度差,就需要分辨率高的监视器。

再,发射出去的激光反射回来以后,需要接收信号吧。这就涉及了信号处理的问题。有时侯,噪声信号比正确的信号强得多,分离正确的信号困难吧,问题需要解决。

    还有,天文望远镜的控制需要计算机,计算机软件、硬件技术又不可或缺了。

    最后,数据的处理、分析是关键,也是难点.

    具有挑战性的问题是,我国同行虽然也会白天观测,可惜数据稀少;人家实现了30多年的月球激光测距,我们呢,还在探讨,怎样博得美丽嫦娥的青睐呢。我们还收不到来自月球上的反射器的回波光子——激光信号呢!这真是一副对联:

    热情郎频送秋波,急!冷嫦娥未睁明眸,懒!

    我们还需要努力、努力、再努力。



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