Увидеть "точку" от лазера на Луне

[Gleb1964]

Ну, например, вполне реалистично заметить глазом пятно от лазера на фоне пепельного света, если яркость пятна примерно того же уровня, что и фоновая яркость.

логично, теперь бы яркость с мощностью увязать

Компьютера под рукой в отпуске нет, прикидка на "пальцах" на уровне порядка - для телескопа диаметром 1.2м диаметр апертуры соотносится с диаметром Земли как \(10^7\), а излучающие площади как \(10^{14}\), т.е. спектральная яркость лазера должна быть в \(10^{14}\) раз больше, чем спектральная яркость Земли для выбранной длины волны.
Прикинем спектральную яркость Земли на уровне \(0.2 \frac{Вт}{м^2\cdot стерадиан \cdot нм} \). Предположим, что пятно у нас 1 квадратная угловая секунда, а спектральная ширина пропускания фильтра 1нм. Тогда мощность фоновой засветки в 1кв.угл. сек в интервале 1нм будет \(5 \cdot 10^{-12} \frac{Вт}{м^2}\), учитывая 14 порядков разницы площадей апертуры телескопа и Земли - получается 500Вт мощности лазера.
Если удастся втиснуться в ширину пропускания 0.1нм (1ангстрем), можно снизить оценку до 50Вт - напомню, это для метровой апертуры.
Для апертуры в два раза меньше при прочих равных, требования к непрерывной мощности возрастут, соответственно, в 4 раза

[darazum]

получается 500Вт мощности лазера

Спасибо, уже цифры

Про высотку на 10 км хорошая идея, с этого и думал начать на самом деле.

[Змей Петров]

Про высотку на 10 км хорошая идея, с этого и думал начать на самом деле.

А ещё говорят, что хулюганы линейных пилотов ослепляют... А это любители астрономии лазерной локацией Луны заниаются))

[Змей Петров]

Кстати, по моему задачу действительно лушче решать эпирически.
Берем просмейшую указку на 1мВт, телескоп, какой есть под рукой и определяем максимальную дистанцию обнаружения зайчика. Да можно пожалуй и без телескопа обойтись.
Потом простейшим расчетом пересчитываем для Луны и заданной апертуры.

[Gleb1964]

А что, фоновая помеха у вас совпадет автоматически? Здесь не было бы проблемой обнаружить зайчик от луча в полной темноте, а вот на фоне помехи заметить глазом гораздо сложнее.
При синхронном детектировании электроникой можно выделить сигнал на фоне помех на несколько порядков превосходящих сигнал. Но топик стартер хотел видеть луч глазами и наглядно ощущать задержку движения пятна на Луне, поэтому и мощности такие.
А на земных расстояниях задержку вы не ощутите. Придётся все ощущать электроникой

[Алексей Юдин]

Реальный любитель, скорее всего, затормозится уже на стадии получения хорошего пятна в дальней зоне с малыми потерями.

А практически интересная задача - не увидеть отблеск мутного пятнышка, а написать хорошо заметное с интерференционным фильтром слово из трёх букв. Причём делать это придётся удалённой станцией, т.к. обратное рассеяние в атмосфере слишком велико и в непрерывном режиме всё будет забиваться.

[Змей Петров]

А что, фоновая помеха у вас совпадет автоматически?

Думаю примерно можно подогнать.  Для измерений на земле выбираем  полнолуние. Для наблюдений Луны выбираем момент, когда Земля там в небольшой фазе, типа узким серпом, телескоп наводим так, что бы дневная часть Луны в поле не попадала. Должно получиться что-то примерно подобное.

Но топик стартер хотел видеть луч глазами и наглядно ощущать задержку движения пятна на Луне, поэтому и мощности такие. А на земных расстояниях задержку вы не ощутите. Придётся все ощущать электроникой

Перво на перво нужно прикинуть потребную мощность, чем мы сейчас и занимаемся.

[xd]

Световой поток от полной Земли в сторону Луны больше светового потока полной Луны в сторону Земли в \(\displaystyle \frac{R^2_{Earth} A_{Earth}}{R^2_{Moon} A_{Moon}} = 41.2 \) раза.

[Змей Петров]

Световой поток от полной Земли в сторону Луны больше светового потока полной Луны в сторону Земли в R2EarthAEarthR2MoonAMoon=41.2\displaystyle \frac{R^2_{Earth} A_{Earth}}{R^2_{Moon} A_{Moon}} = 41.2  раза.

Отлично! Учитываем эту цифру при расчетах.

[-Юрий-]

Пора объявлять конкурс среди ЛА всего мира, кто первый "светонёт" лазером до Луны и обнаружит свой "зайчик" на Луне. И чтобы другие тоже его видели. Тогда этот ЛА войдёт в историю и его именем назовут чего-нибудь на Луне.

[Алексей Юдин]

Тогда этот ЛА войдёт в историю и его именем назовут чего-нибудь на Луне.

С чего бы? МАС глубоко пофиг на всякую гопоту!

[-Юрий-]

МАС глубоко пофиг на всякую гопоту!

Ну это прям оскорбление огромной армии астрономов. Сколько открытий сделали любители! И пыльные бури на Марсе первыми засекают. Иногда.

[Алексей Юдин]

МАС глубоко пофиг на всякую гопоту!

Сколько открытий сделали любители! И пыльные бури на Марсе первыми засекают. Иногда.

И дальше что? Это даёт им какие-то основания перекраивать давно сложившуюся селенографию? Свет всё равно что кал, куда и когда он выброшен, волнует только в случае если сильно воняет, а так всем пофиг глубоко. Для международного выпендрёжа применяются испражнения погуще - вымпелы, луноходы, баночки с гомосапиенсами и т.п.

[библиограф]

 Проблема ещё в том, что "увидеть" пятно от лазера на Луне можно. если только
лазер работает в видимом диапазоне! А с непрерывными лазерами киловаттной
мощности дела обстоят неважно - их просто нет! Для ближнего ИК - кислород-
йодный химический лазер (1,3 микрона) - или химический на дейтерии/фторе.
Но вряд ли можно просто сделать удвоитель частоты на такие мощности.
Можно, правда, использовать импульсный электроразрядный лазер с большой
частотой повторения - на парах меди или эксимерный - но это будет очень громоздко!

[deymos34]

Друзья, большое спасибо за то что активно поддержали тему. Примерно подобных ответов я и боялся, к сожалению не все из них я понимаю, особенно Леша Юдин как всегда изъясняется не совсем на человекопонятном языке =))
Кто-нибудь может примерно порядок оценить, чтобы было видно в телескоп скажем полметра какая должна быть мощность лазера? 1 ватт, 10 ватт, 1000 ватт? Скажем без учета рассеяния на атмосфере...

Вам в самом начале дали ссылку на материалы по лазерной локации Луны, вы их проигнорировали, хотя речь о человекопонятных, и при этом фактических данных. Какие после этого могут быть разговоры, как не о сферическом альбедо в вакууме?

The APOLLO collaboration built their apparatus on the 3.5 meter telescope at Apache Point in southern New Mexico. By using a large telescope at a site with good atmospheric "seeing", the APOLLO collaboration gets much stronger reflections than any existing facilities. (Strong is a relative term here—APOLLO records approximately one returned laser photon per pulse, as opposed to the roughly 0.01 photon-per-pulse average experienced by previous LLR facilities.)
...
one arcsecond seeing
...
2.3 watts of laser power spread over a 2 kilometer patch on the Moon
...
The increased optical gain brings some problems due to the possibility of getting more than one returned photon per pulse - up to as many as 12 photons in a single pulse (limited by detector - might have been more).

Про "мелочи" типа качества юстировки всей системы, хитрый подход к отсечению сторонних фотонов (с учетом времени прилета, спектральных характеристик, координат точки переотражения), сверхкороткие импульсы лазера, позволюящие использовать 3.5-метровый телескопа как для для отправки лазерного луча, так и для приема переотраженных фотонов и не говорю.

[Грехов Михаил]

Ну можно попробовать на вышке установить уголковые отражатели, чтобы эту вышку было видно почти из всех частей города и окружающих районов. Неплох бы с Останкинской Телебашни, Шуховской. Есть и другие. Королев - с севера неплохая вышка в п. Лесном а с юга в Балашихе.  Это более 10 км. Но они работающие... охрана и электробезопасность там свои коррективы могут вставить.

Далее идут уже горы.

[Алексей Юдин]

Миш, вот я не пойму, тебе что, спутников с уголковыми отражателями мало? Летают себе, обстреливай на здоровье, при должном упорстве и пользу принесёшь! Зачем куда-то лезть, светить лазером по турбулентным горизонтальным трассам, фууу! Это так далеко от любительской астрономии!

[Грехов Михаил]

Ты в него еще попади...когда он в движении. Не так просто...это сложнее, чем съемка МКС, ибо она имеет право быть несколько в стороне от оси. А тут все должно быть точно. Да и тоже там всякие периоды видимости.

[Алексей Юдин]

Да не обязательно попадать каждый раз, у профи тоже не каждый выстрел удачный. Главное, что спутник уже есть, денег за отражатель платить не надо и летает регулярно за окном.

[1valdis]

Я вам конкретное название жертвы даже скажу - EGP (Ajisai) #16908. Пассивная сфера, имеет 1436 уголковых отражателей диаметром 1 дюйм в 120 группах, и ещё 318 обычных зеркал 10*10 дюймов. Наклонение 50 градусов, высота орбиты полторы тысячи км. Летает чуть менее чем всегда (по крайней мере на 48-й широте).