Увидеть "точку" от лазера на Луне

[Грехов Михаил]

И расходимость тоже.... меняя расстояние между этими линзами.

[Gleb1964]

Выходное окно ничем не отличается от любого другого сечения луча....

С чего это вдруг? Я могу менять при помощи двухлинзовой системы расходимость луча....

Эту расходимость нельзя преодолеть приципиально. Яркость источника ограничена. Это относится к закону сохранения энергии, инвариант Штраубеля для оптической трубки.
Поясняю - идет размен плотности потока энергии на расходимость, интеграл потока энергии по сечению пучка есть величина постоянная. Добиться снижения расходимости можно путем увеличения диаметра пучка (апертуры телескопа). Но если Вам уже дан телескоп с определенным диаметром, то потолок задан и его не обойти.

[yukhlin]

А вообще, реально ли делать лазеры с менее расходящимся лучом?

Проблема не в лазере. Расхождение луча лазера определяется диаметром апертуры: для диаметра 2 м пятно на Луне должно быть 650e-9/2*380e6 = 123.5 м. Реально известно, что пятно из-за влияния атмосферы около 5 км. Т.е. в качестве передатчика можно взять лазер и телескоп с апертурой например 0.2 м, его пятно должно быть 1.2 км, но из-за влияния атмосферы будет те же 5 км.
Эх, боевой лазер Пересвет бы задействовать. Да с орбиты Чтобы отражатели вспыхивали при наблюдении в бинокль. Вот славный подарок был бы росиянам на НГ

[vasanov]

 А я верю Грехову Михаилу. Цифры вполне реальные. При 80х это всеравно, что рассматривать пятно от лазера на расстоянии 38 метров и его хорошо видно и днём. При хороших линзах вполне можно фокусировать луч лазера даже на 3 км и больше в небольшое пятно. Лазерное излучение очень хорошо фокусируется.

[xd]

А я верю

Собственно, это самая большая Ваша проблема.

[Грехов Михаил]

Эх, боевой лазер Пересвет бы задействовать. Да с орбиты

Если это не фейк из папье-маше. ну то бишь макет, который "типо якобы работает". Да и диапазон может быть не тот... типа ИК какой-нибудь.... и моща не такая уж большая. Потому как как бы все еще хуже. И так с горем пополам попавший на Луну поток отражается от уголковых отражателей и при этом на обратном пути тоже ослабевает ибо там тоже рассеивание и дифракционная расходимость. Да и отражают строго назад... посему видно только из места, где собственно и сам излучатель находится.

[СТРОБОСКОП]

И расходимость тоже.... меняя расстояние между этими линзами.

В идеале применяя такую систему вы можете уменьшить  расходимость входного пучка в F/f  раз, где f и F -фокусные расстояния входной и выходной линзы, соответственно.
(Применяя рефлектор, получите то же самое, только F будет  фокусное расстояние зеркала)

[Механик AMS]

Применяя рефлектор

если речь о телескопе , то ничего не получится. луч как войдет таким же диаметром выйдет. Самое неприятное, повредит алюминиевый слой  превратив в негодность  напылённую поверхность. а что до линз. Луч на выходе линзы просто будет расходится  в  арифметической  прогрессии  теряя свои "джоули" соответственно . В замечательной книжке-справочнике Бруннера В. практически все ответы на ваши вопросы с формулами и в "картинках"

[yukhlin]

И расходимость тоже.... меняя расстояние между этими линзами.

Есть такое понятие "фазовый объем" V = dX * dA = const. Т.е. если диаметр пучка увеличивается, то угол расхождения лучей уменьшается.

[yukhlin]

Если это не фейк из папье-маше.

Ну уж киловатт 10 то поди дает непрерывной мощности. Интересно какая у него длина волны? Если видимый, то это ИДЕАЛЬНЫЙ вариант для передатчика. Там и система наведения явно на уровне.
А приемник - обычный телескоп. Это будет около 5 порядков над уровнем минимального порога обнаружения. Явно должно быть просто видно точку. Продемонстрировать всему миру мощь нашего лазера - это же супер. Из Подмосковья бахнуть и вся Москва увидит на Луне точку Американские не трогать,  а по Луноходу-2.

[yukhlin]

В замечательной книжке-справочнике Бруннера В. практически все ответы на ваши вопросы с формулами и в "картинках"

И что там? Какой мощности должен быть лазер, чтобы было видно невооруженным глазом с Земли? Расчеты есть?

[Механик AMS]

И что там? Какой мощности должен быть лазер, чтобы было видно невооруженным глазом с Земли? Расчеты есть?

попробую написать ссылку на скачивание книги, там много чего интересного, но, попрошу "не фантазировать", а просто внимательно прочитать  основы. книга была чудом выпущена в 1991 году. поначалу  была с "допуском" потом ее открыли для всех нас . http://www.toroid.ru/brunnerV.html она в формате DJVU в самом низу синенькая ссылка на книжку.   но ее можно конвертировать  в PDF  вот  тут . https://djvu2pdf.com/ru/  ( да простят меня модераторы это не СОФТ а инструмент для пользователей не противоречащий Астрономи ру, Книга при конвертации 90 мегабайт всего то. А книга достойна того, чтобы ее прочитали. Как Анурьева   

[Механик AMS]

Какой мощности должен быть лазер, чтобы было видно невооруженным глазом с Земли? Расчеты есть?

Поверхность Луны к сожалению это увидеть не позволит.    риголит и все такое...... для похожей модели , попробуйте солнечный "зайчик" подсветить "указкой", но на расстоянии  и посмотреть в бинокль хотя бы.  Тоже самое. Луна на расстоянии 1,2 секунды от нас (не забыли про 300 тысяч км сек. скорость света  и удаление луны примерно 370 тысяч км)

[konstkir]

В замечательной книжке-справочнике Бруннера В. практически все ответы на ваши вопросы с формулами и в "картинках"

И что там? Какой мощности должен быть лазер, чтобы было видно невооруженным глазом с Земли? Расчеты есть?

Легко - несколько тысяч мегаватт. 

[ulitkanasklone]

Эх, боевой лазер Пересвет бы задействовать. Да с орбиты  Чтобы отражатели вспыхивали при наблюдении в бинокль. Вот славный подарок был бы росиянам на НГ

Такой лазер пытались запустить еще в конце 80-х и вроде даже успешно. Вся проблема была именно в энергетике - нужно было отдельную подстанцию для его работы. Американцы отказались от СОИ и мы тогда тоже. Но видимо в Сарове сейчас решили эту проблему. Кроме самой лазерной установки нам в СМИ показывали еще один тягач как раз видимо с компактным аккумулятором или подстанцией. Хотя по некоторым данным в интернете используется 5 тягачей. Вывести их на орбиту навряд ли возможно. Да и такое сканирование видимо весьма затратное .

[СТРОБОСКОП]

если речь о телескопе , то ничего не получится. луч как войдет таким же диаметром выйдет. Самое неприятное, повредит алюминиевый слой  превратив в негодность  напылённую поверхность.

3,5-метровый рефлектор; сейчас используется для проекта APOLLO — для лазерных измерений расстояния до Луны (лазерная локация Луны) (с октября 2005 года).
Инструментарий Обсерватории Апачи-Пойнт (англ. Apache Point Observatory (APO)) — астрономическая обсерватория, основанная в 1998 году в Санспот[en], округ Отеро, Нью-Мексико, США.
https://ru.wikipedia.org/wiki/ (статья "Обсерватория Апачи-Пойнт")
А насчет диаметра выходящего пучка, прочитайте как работает коллиматор.

[yukhlin]

Легко - несколько тысяч мегаватт. 

Вы не учитываете что отражение не от поверхности Луны, а от уголкового отражателя. Если взять на земле телескоп диаметром 2 метра, а диаметр уголкового отражателя 1 м, то будут пятна (из-за влияния атмосферы) на Луне 5 км, на Земле 10 км. Считаем коэффициент передачи мощности (1/5e3*2/10e3)^2 = 1.6E-15. Предельная чувствительность глаза (в полной темноте) примерно 50 фотонов в секунду, т.е. 5e-17 Вт. Боевой лазер Пересвет скажем 10 кВт. Получается мощность достигающая глаза в миллион раз больше предельной чувствительности глаза. Неужели этого не достаточно?

[yukhlin]

Вот тут вроде правильные формулы есть: http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82_%D0%9B%D1%83%D0%BD%D1%8B
Поток энергии от всей поверхности Луны попадающий в телескоп 2 м: 1360/2.5e6*2^2 = 0.002176 Вт. А от уголкового отражателя  на который светят боевым Пересветом 10 кВт в телескоп 2 м: 1.6e-11 Вт. Получаеся для всей Луны 8 порядков - тяжеловато заметить. Предел наверное около 6 порядков если точка мигает. Но при диаметре телескопа 2 м при той же яркости можно взять увеличение (2/6e-3) = 333.3333333333 - будет 3 порядка. Очень яркая точка. При 10 Вт на пределе можно увидеть изменение яркости точки в 2 раза.

Ну и где я ошибся?

[СТРОБОСКОП]

Ну и где я ошибся?

 Расходимость боевых лазеров (и всяких там лазерных указок) более чем на порядок больше, чем у лазеров, используемых для локации луны. Это значит пятно на луне будет сотни, если не тысячи км в диаметре.

[Diman]

"Причем тут "самофокусировка"? Это при больших мощностях, нам достаточно 100 Вт средней мощности. Телескопа на земле надо ДВА. Один передает луч лазера на луну широким (диаметром 2 метра) пучком. В результате на Луне имеем пятно диаметером 5 км. Уголковый отражатель диаметером 1 м отражает часть излученияи назад - на Земле получается пятно диаметром 10 км. Приемный телескоп диаметром 2 метра стоит в 1 км от передающего. Картинка у вас неправильная - луч из телескопа выходит не узким пучком,  а широким - диаметром 2 метра. Передающий можно взять диаметром меньше: для 1 м расчетный диаметр пятна на луне БЕЗ атмосферы 650e-9/2*380e6 = 123.5 м - намного меньше 5 км которые получаются из-за атмосферы. Т.е. можно взять даже 100 мм. А вот приемный - тут надо не меньше 1 метра. )) И максимальное увеличение. )) Фильтр бы еще узкополосный какой то чтобы общий фон отфильтровать. Ну или на основе спектрометра."

Эх, молодежь молодежь...
Шкловский уже давно все это рассчитал.
Почитайте соответствующую главу в его бессмертной книге "Вселенная, жизнь, разум"!