NASA 的LRO 向ISRO 的Vikram 月球着陆器发射第一束激光束

激光束首次在月球上在美国宇航局轨道飞行器上的奥利奥大小的设备和印度空间研究组织的维克拉姆着陆器之间传输和反射，标志着月球探索的一个重要里程碑。这次成功的实验为更精确地瞄准月球表面目标打开了大门。

该实验于美国东部时间2023 年12 月12 日下午3 点进行，当时NASA 的LRO（月球勘测轨道飞行器）将其激光高度计仪器指向维克拉姆。着陆器位于月球南极地区曼西努斯陨石坑附近，距月球勘测轨道器约62 英里（100 公里）。在轨道飞行器记录到从维克拉姆上的小型美国宇航局后向反射器反射回来的光后，美国宇航局的科学家们知道他们的技术终于起作用了。

向物体发送激光脉冲并测量光反弹所需的时间是从地面跟踪地球轨道卫星位置的常用方法。但该技术也可以反向使用，将激光脉冲从移动的航天器发送到静止的航天器，以确定其精确位置。

“我们已经证明，我们可以从月球轨道将我们的后向反射器定位在月球表面，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的团队负责人孙晓丽说。作为合作的一部分，该团队在Vikram 上开发了后向反射器。 NASA 和ISRO 之间。 “下一步是改进这项技术，使其成为未来想要使用这些后向反射器的任务的常规方法。”

NASA 的后向反射器虽小，但功能强大，宽度仅为2 英寸（或5 厘米），称为激光后向反射器阵列，在铝制框架中装有八个石英角锥棱镜。尽管它很小，但它简单、耐用，可以使用数十年，无需任何电源或维护。由于其独特的结构，后向反射器可以将任何方向的光反射回光源。

后向反射器在科学和探索领域有多种应用。自阿波罗时代以来，它们就一直在月球上使用，并将光线反射回地球。通过这样做，他们发现月球正在以每年1.5 英寸（3.8 厘米）的速度远离我们的星球。

新一代较小的后向反射器比较大的后向反射器有更多的应用。例如，它们被用作国际空间站上的精确标记，以帮助货物运输航天器的自主对接。

未来，后向反射器可用于在月球表面执行任务时引导宇航员，特别是在黑暗中。它们还可以用来标记已经在表面上的航天器的位置，这将有助于未来的任务降落在它们附近。

不幸的是，在月球上充分利用后向反射器之前，仍有一些障碍需要克服。主要挑战是月球勘测轨道飞行器（LRO）是目前唯一在绕月轨道上配备激光仪器的航天器，而该仪器（称为LOLA）并不是为精确定位而设计的。相反，LOLA 主要用于绘制月球地形图，为未来的任务做准备。

“我们希望LOLA 能够指向这个奥利奥大小的目标并每次都击中它，但这很难，”与Sun 合作的NASA 戈达德科学家Daniel Cremons 说。高度计尝试了八次才联系到维克拉姆的后向反射器。

LOLA 向月球发射五束激光来测量不同区域的高度。激光束从62 英里（100 公里）的高度覆盖32 英尺（10 米）的区域。虽然它是检测陨石坑、岩石和巨石以创建月球全球高程图的绝佳工具，但它可能不适合将后向反射器指向百分之一度以内。

未来的激光器可以连续扫描表面而没有任何覆盖间隙，这将有助于后向反射器发挥其潜力。尽管如此，美国宇航局的微型后向反射器仍然继续使用LRO 的激光高度计来帮助精确定位表面目标的位置，尤其是着陆器。