Лазерная локация Луны: история, актуальное состояние, будущие эксперименты

[kugelblitz]

Расстояние от Луны до Земли — около 384 тыс. км., это в 30 раз больше диаметра Земли и в 960 раз больше высоты орбиты Международной космической станции. Луна заняла прочное место в научно-фантастических сюжетах — как обитаемая база с космодромом для запусков ракет в Солнечную систему и как месторождение Гелия-3 для термоядерных реакторов. В реальности ничего этого нет, а экспедиции на Луну прекратились более 40 лет назад. Тем не менее, Луна служит базой для научных экспериментов, в которых удалённость спутника от Земли скорее помогает, чем мешает. Наша планета мала; для многих физических и астрономических исследований требуется лаборатория, превосходящая её по размерам. В статье рассказывается о том, как Луну сделали частью такой лаборатории.

[konstkir]

Как-то скучновато. Может подскажете конкретнее, что тут интересно для обсуждений любителям.

[ivanij]

Как-то скучновато. Может подскажете конкретнее, что тут интересно для обсуждений любителям.

 Отчего ж? Интересный исторический обзор. Но какой вывод? В чём, так сказать, сверхзадача этой публикации? 

[konstkir]

Я примерно о том же. В чем современные задачи обсерваторий, "лоцирующих" Луну, чем это может заинтересовать ЛА. Автор темы, если уж сподобился, просто обязан провести поиск инфы.

[kugelblitz]

В чем современные задачи обсерваторий, "лоцирующих" Луну

Задача уточнения орбиты Луны всегда актуальна. Если прекратить локацию, реальная орбита Луны быстро отклонится от эфемериды, вычисленной по старым наблюдениям.

Из новых задач:
создание теории внутреннего строения Луны, объясняющей наблюдаемое вращение;
исследование приливной эволюции системы Земля-Луна;
обработка наблюдений лазерной локации совместно с другими видами наблюдений.
Про другие виды наблюдений и зачем они нужны, см. статью.

И давно пора осуществить лазерную локацию Марса, это откроет двери для более точных экспериментов, по сравнению с теми, что делаются с Луной.

[telihoph]

Интересно было бы отправить на Луну луч, прошедший через акусооптический фильтр. На предмет выяснения - складывается ли скорость света со скоростью акустической волны?

[Klapaucius]

Задача уточнения орбиты Луны всегда актуальна. Если прекратить локацию, реальная орбита Луны быстро отклонится от эфемериды, вычисленной по старым наблюдениям.

А если не прекратить, то не отклонится? Т.е. реальная орбита Луны зависит от действий наблюдателей?
Шутка. Я если что, за новые уголковые отражатели, хорошие и разные.

Из новых задач:
создание теории внутреннего строения Луны, объясняющей наблюдаемое вращение;
исследование приливной эволюции системы Земля-Луна;
обработка наблюдений лазерной локации совместно с другими видами наблюдений.
Про другие виды наблюдений и зачем они нужны, см. статью.

И давно пора осуществить лазерную локацию Марса, это откроет двери для более точных экспериментов, по сравнению с теми, что делаются с Луной.

С Марсом хорошо бы (хотя там есть действующие аппараты, связь тоже через э-м волны, так что не актуально). Насчёт Луны - тоже хорошо бы, но в 60е-начале 70х вроде достаточно штурмовали, все вышеперечисленные вопросы выяснили. Конечно, чем больше всего (особенно спустя столько лет:  без постоянного мониторинга мало ли что там накопилось) - тем лучше. Но теперь надо обосновать, зачем. Не для общих знаний, а для некоей выгоды. Тогда выгода была в космической гонке, в соревновании. А сейчас?

[Klapaucius]

Интересно было бы отправить на Луну луч, прошедший через акусооптический фильтр. На предмет выяснения - складывается ли скорость света со скоростью акустической волны?

СТО хотите проверить? В земных масштабах такой эффект не проверяли?
Будь моя воля, я бы на Луне всё же, на всякий случай, гравитационную постоянную поизмерял бы на всех широтах. Крутильными весами. Появился вроде другой метод, но даже на Земле он пока не прижился.
Ну и заодно равна ли скорость света там, в лунной лаборатории, заданному эталонному значению. Но это уже совсем блажь.

[telihoph]

Вопрос в стоимости такого эксперимента.
Здесь - все компоненты уже имеются, их только соединить нужно.
Такого рода эксперименты (сложение скоростей акустической и световой волны) не проводились, потому что эффект - мал, и база - должна быть большой. Вот расстояние до Луны - подходяще. Тем более, что методика измерения расстояния до неё с точностью до сантиметров - уже отработана. Телескоп, на котором эти измерения проводились - ещё существует (в КрАО) и временно доступен.

[kugelblitz]

А если не прекратить, то не отклонится? Т.е. реальная орбита Луны зависит от действий наблюдателей?
Шутка.

Возможно, для квантовых механиков в этой шутке есть и доля правды. Ещё Эйнштейн спрашивал: неужели вы думаете, что Луна существует только тогда, когда вы смотрите на неё?

в 60е-начале 70х вроде достаточно штурмовали, все вышеперечисленные вопросы выяснили.

В то время точность и количество наблюдений были недостаточны. Наличие жидкого ядра было доказано в начале 2000-х; тесты релятивистики начались во второй половине 2000-х и проводятся по сей день: там много разных тестов можно придумать.

Тогда выгода была в космической гонке, в соревновании. А сейчас?

Изучение Луны и привязка её к точной системе координат необходимы для дальнейшего освоения Луны и космического пространства. Можно дискутировать о выгоде освоения Луны и космического пространства, но это будет уже отдельная дискуссия.

[ulitkanasklone]

Интересно проверить гипотезу, что луна, в целом как массивное тело движется не так , как ее центр масс.

[kugelblitz]

Интересно проверить гипотезу, что луна, в целом как массивное тело движется не так , как ее центр масс.

Т.е. движение центра масс Луны относительно её геометрического центра? Да, интересно было бы проверить.

Для Земли такой эффект (движение геоцентра) наблюдается и составляет от миллиметров до сантиметров. Насколько я знаю, это объясняется движением воды и атмосферы, хотя законченных моделей движения геоцентра я не встречал.

Чтобы доказать или опровергнуть движение селеноцентра, боюсь, лунной локации недостаточно. Потребуется аналог SLR/GNSS/DORIS наблюдений с сети станций, расположенных на самой Луне.

[ulitkanasklone]

Т.е. движение центра масс Луны относительно её геометрического центра? Да, интересно было бы проверить.

Для Земли такой эффект (движение геоцентра) наблюдается и составляет от миллиметров до сантиметров. Насколько я знаю, это объясняется движением воды и атмосферы, хотя законченных моделей движения геоцентра я не встречал.

Я видел расчеты в рамках ОТО, что если принять модель, что Луна идеальная жидкость, то она движется не по геодезической , а совершает малые колебательные движения вдоль движения.

[kryptonik]

А давайте все купим по лазерной зеленой указке, назначим время, и все на Луну посветим. Просто так, для души. Я, правда, подрабатывал вопрос, одолжить промышленный лазер киловатт на десять и посветить через спаренный телескоп. Ну и приемник соответствующий. Тоже просто так.
Но нельзя, самолеты летают.

[kugelblitz]

Я видел расчеты в рамках ОТО, что если принять модель, что Луна идеальная жидкость, то она движется не по геодезической

Ссылку дадите? На первый взгляд странная идея -- принять Луну за идеальную жидкость.

[kugelblitz]

А давайте все купим по лазерной зеленой указке, назначим время, и все на Луну посветим

Напомнило: https://what-if.xkcd.com/13/

[ulitkanasklone]

Ссылку дадите? На первый взгляд странная идея -- принять Луну за идеальную жидкость.

http://www.mathnet.ru/links/71f269a9903cb384c1a3721eebca5eb1/tmf4590.pdf

Я правда ошибся. Утверждается. что центр тяжести Луны движется не по геодезической в поле Земля+Солнце.
Теоретики в основном работают либо с идеальной жидкостью с определенным уравнением состояния, либо с идеальным газом.
А иначе у них все так математически усложняется, что перегреваются мозги.

[kugelblitz]

http://www.mathnet.ru/links/71f269a9903cb384c1a3721eebca5eb1/tmf4590.pdf

Не сказал бы, что это "в рамках ОТО".

Авторы (Денисов и Логунов) ссылаются на работы Нортведта и Вильямса 1970-х годов, из которых следует, что по LLR-наблюдениям гравитационная масса не отличается от инертной. (В наше время этот результат лишь подтверждается с увеличением точности на два порядка.) Далее говорится, что эти выводы получены на неправильной модели, поэтому их нельзя считать верными. "Общая теория относительности (ОТО) исключается из класса допустимых теорий". Далее авторы развивают модель движения центра масс не по геодезической, работая не в рамках ОТО.

Не знаю, как это прокомментировать, я не специалист по релятивистике. Кажется, речь идёт об альтернативной теории гравитации (РТГ Логунова), которая, в общем, благополучно умерла.

[ulitkanasklone]

Не знаю, как это прокомментировать, я не специалист по релятивистике. Кажется, речь идёт об альтернативной теории гравитации (РТГ Логунова), которая, в общем, благополучно умерла.

Да нет , наоборот. Полевую теорию никто не отменял. Пока все подтверждает РТГ.
Даже в рамках ОТО протяженные тела движутся не по геодезически.