Лазерный отражатель на Луне

[РВС]

Я же утверждаю, что используемыми методами мы никак не можем фиксировать "истинно" отражёный свет от лунного отражателя (тот, который "истинно" отразился назад), а только рассеянные фотоны.

Ладно, Вы вынудили меня взять карандаш и потратить 30 секунд своей жизни на то, чтобы от руки набросать схемку (время и электричество, потраченное затем на сканирование, считать не будем). Для простоты двумерный случай, понятно, что в 3D варианте суть дела не меняется. В результате стало видно то, что мне и до того было ясно интуитивно, но может не вполне очевидно.
Итак, расходящийся луч после отражения так и продолжает расходиться, да и с чего бы быть иному, если в отражателе с ним не происходит ничего, кроме отражений от плоских зеркал? При этом его образующие остаются параллельными образующим луча до отражения. Если луч на выходе из телескопа имеет поперечник порядка метра, и на пути до Луны успевает расшириться до километров, то обратный луч, сформированный отражателем размером опять порядка метра, к Земле вновь расширится до километров, и гарантированно накроет приемник, даже если он находится в нескольких сотнях метров от излучателя, без всякой связи с идеальностью или неидеальностью отражателя.
И заметьте, это все - оставаясь в рамках геометрической оптики, забывая про дифракцию.
По поводу отражений от теплоизоляции посадочных ступеней - еще раз Вам посоветую поискать блики от Солнца, они там есть, и заведомо гораздо ярче бликов от лазера.

То, что саму панель размером полметра на полметра космонавту в раздутом скафандре на  неровную поверхность невозможно установить с точностью до миллиметров. Даже со средствами подстройки он визуально не сможет обеспечить такую точность не то, что в направлении на Землю, но и просто в "горизонт".

А в чем проблема то? Мне не интересно искать информацию, как там это делалось, ибо наверняка в ней нет ничего интересного , но достаточно снабдить отражатель простейшим (потому что точность нужна совсем "никакая") прицельным приспособлением, заранее на Земле скорректировать его так, чтобы отражатель смотрел в результате не на текущее, а на среднее положение Земли в небе для данной точки лунной поверхности, навестись на Землю - и все.

[xd]

Ждём придирок топикстартера к балансу белого на рисунке и к тому, что карандаш - это не лазер, и вообще кривой какой-то

[Короб]

Но, я так уже понял, что Вас по какой-то причине не устраивает лазерное зондирование Луны и Вы ищите нелепые придирки? Вместо того, чтобы попросить пример расчета, который я сделал.

Отчего же, лазерное зондирование меня вполне устраивает. Меня не устраивает, 100% уверенность, что обратный сигнал идёт именно от отражателя.
Ваши расчёты верны, но только для лаборатории и зондирования близких объектов (н-р: 3D сканирование помещений и иных объектов для последующей перекладки в ТКД). Для Луны куда больше шансов словить отражённый сигнал от посадочного модуля, чем от отражателя.
Я хочу донести ту мысль, что для "волнистой" поверхности найдётся множество таких точек с однократным или многократным отражением, для которых отражённый луч вернётся на Землю с некоторым отклонением от исходного падающего луча. А уголковый отражатель таких точек не должен иметь по определению. Т.е.  отражатель не способен корректно вернуть луч обратно.

[Короб]

Ладно, Вы вынудили меня взять карандаш и потратить 30 секунд своей жизни на то, чтобы от руки набросать схемку

Вы зря потратили 30 секунд своей жизни, т.к. вне зависимости от угла расхождения исходного луча уголковый отражатель вернёт луч в исходную точку  (расхождение луча после отражателя связана лишь с погрешностью исполнения самого отражателя и ничем иным)

А в чем проблема то? Мне не интересно искать информацию, как там это делалось, ибо наверняка в ней нет ничего интересного , но достаточно снабдить отражатель простейшим (потому что точность нужна совсем "никакая") прицельным приспособлением, заранее на Земле скорректировать его так, чтобы отражатель смотрел в результате не на текущее, а на среднее положение Земли в небе для данной точки лунной поверхности, навестись на Землю - и все.

Проблема в том, что Вы невнимательно читали переписку выше. Данный тезис про ориентацию отражателя на землю был связан с англоязычной статьёй, на которую ссылался один из собеседников и ни с чем иным.

[CADET]

Для Луны куда больше шансов словить отражённый сигнал от посадочного модуля, чем от отражателя.

Вы видели когда-нибудь отражённый "сигнал" от катафота едущего впереди автомобиля? Даже, если автомобиль белый, отражение от катафота много ярче и заметнее. Поэтому если при серии лоцировании Луны учёные получают некую "полку" по времени отражения, то обоснованно считают, что это сигнал от отражателя, на фоне дисперсии отражений от окружающих предметов. А, если полку не получают, значит неправильно прицелились. Есть ведь и посадочные ступени, экипажи которых не привозили отражатели. Думаете, они так же уверенно лоцируются?

[Короб]

Вы видели когда-нибудь отражённый "сигнал" от катафота едущего впереди автомобиля? Даже, если автомобиль белый, отражение от катафота много ярче и заметнее.

Этот пример не подходит для больших расстояний и для Луны в частности.

Поэтому если при серии лоцировании Луны учёные получают некую "полку" по времени отражения, то обоснованно считают, что это сигнал от отражателя, на фоне дисперсии отражений от окружающих предметов. А, если полку не получают, значит неправильно прицелились.

А представьте, что на Луне вообще никаких отражателей нет. Вы долбанули мощным лазером модулированный сигнал и получили отражённый.
Полагаете, он будет без "полочки"? Да с "полочкой" будет, приборы зафиксируют модуляцию.

Есть ведь и посадочные ступени, экипажи которых не привозили отражатели. Думаете, они так же уверенно лоцируются?

Более чем уверен, что нынешними методами лазерной локации мы получим "одинаковые" картинки.

[CADET]

Этот пример не подходит для больших расстояний и для Луны в частности.

... "потому, что"... Конкретно, на каком расстоянии постепенно удаляемый от наблюдателя корпус автомобиля сравнится в яркости с его катафотом и превзойдёт его?

долбанули мощным лазером модулированный сигнал и получили отражённый.
Полагаете, он будет без "полочки"? Да с "полочкой" будет, приборы зафиксируют модуляцию.

... Высотную дисперсию... Только без такой явно выраженной полочки, в пользу размытой по высоте. Раньше так и мерили, думаю. Получали "дельту" в десятки и сотни метров.

Более чем уверен, что нынешними методами лазерной локации мы получим "одинаковые" картинки.

Более, чем сомневаюсь, поскольку майларовая плёнка, обшивавшая посадочную ступень, частично на ней осталась, частично разлетелась клочками по округе после старта возвращаемой ступени ЛМ. Уже имеем дисперсию по расстоянию в несколько метров.

[Aledr]

Ждём придирок топикстартера к балансу белого на рисунке и к тому, что карандаш - это не лазер, и вообще кривой какой-то

А при чём тут я?

[СТРОБОСКОП]

Ждём придирок топикстартера

ТУт уже давно идет междусобойчик без участия ТС.

[xd]

Ждём придирок топикстартера к балансу белого на рисунке и к тому, что карандаш - это не лазер, и вообще кривой какой-то

А при чём тут я?

Упс, приношу глубочайшие извинения.

Подразумевал я, конечно же, нарисовавшегося в теме опровергателя.

[sergey_g]

А вот тут подвох. Для идеального отражателя (без рассеяния) весь свет попавший от источника на отражатель, вернулся бы обратно. Иначе говоря, отражателю всё равно, какое расхождение будет у падающего на него луча.

Ошибка.., - падающий расходящийся луч  будет отражен тоже расходящимся, даже если уголковый отражатель идеален.
Наглядно это будет понятно заменив падающий луч двумя с различными углами падения - идеальный уголковый отражатель вернет их строго обратно.

[Апполинаркс]

Вот материал с анализом вопроса о том, какой же на самом деле сигнал ловят от так называемых лазерных отражателей.
Вердикт: Отражённый сигнал такой же, как расчёт для отражения от грунта, и на 1-2 порядка слабее, чем расчётный для отражения от УО.
И только отражатель Лунохода действительно пригоден для лазерной локации.

[Короб]

... "потому, что"... Конкретно, на каком расстоянии постепенно удаляемый от наблюдателя корпус автомобиля сравнится в яркости с его катафотом и превзойдёт его?

примерно после 900 км катафот перестанет однозначно детектироваться. при условии движения автомобиля с угловой скоростью равной лунной.

Более, чем сомневаюсь, поскольку майларовая плёнка, обшивавшая посадочную ступень, частично на ней осталась, частично разлетелась клочками по округе после старта возвращаемой ступени ЛМ. Уже имеем дисперсию по расстоянию в несколько метров.

Ну, про несколько сот.метров это Вы удачно отметили. Как раз в этой зоне торчит и сам лунный отражатель. Однако, это ничего и не меняет, в расчёт-то берётся только "полочка". Вопрос в том, полочка характеризует: отражатель, пятно на лунной поверхности, спускаемый модуль?
Опять же, в дисперсионной "картинке" для спускаемого модуля и обрывков на поверхности будет наблюдаться "провал" в аккурат равный расстоянию от лунной поверхности до термоизоляции на спускаемом модуле.

[Короб]

Ошибка.., - падающий расходящийся луч  будет отражен тоже расходящимся, даже если уголковый отражатель идеален.Наглядно это будет понятно заменив падающий луч двумя с различными углами падения - идеальный уголковый отражатель вернет их строго обратно.

Ну так и "нарисуйте" наглядно это.
Вам сразу станет понятно, что для расходящегося луча падающего на идеальный уголковый отражатель, отражённый луч будет сходящимся с фокусом близким к исходной точке (излучателе).

[CADET]

Ну, про несколько сот.метров это Вы удачно отметили. Как раз в этой зоне торчит и сам лунный отражатель. Однако, это ничего и не меняет, в расчёт-то берётся только "полочка". Вопрос в том, полочка характеризует: отражатель, пятно на лунной поверхности, спускаемый модуль?

Как бы про "сот.метров" я ничего не писал, это вы придумали. Если отражатель и довольно высокий модуль отражают в сравнимой степени, то будет просто несколько полочек на разной высоте. Этого не наблюдается.

[СТРОБОСКОП]

для расходящегося луча падающего на идеальный уголковый отражатель, отражённый луч будет сходящимся с фокусом близким к исходной точке

Нарисуйте, как вы представляете, этот идеальный отражатель, не поленюсь нарисовать в нем ход лучей. Или "идеальный" это фикция?

[Короб]

Как бы про "сот.метров" я ничего не писал, это вы придумали

Принято

Если отражатель и довольно высокий модуль отражают в сравнимой степени, то будет просто несколько полочек на разной высоте. Этого не наблюдается.

Верно.
Потому, что от отражателя рассеянный сигнал много меньше, чем от модуля, по сему и "полку" от отражателя увидеть не можем

[Короб]

Нарисуйте, как вы представляете

Пожалуйста.

[sergey_g]

Ну так и "нарисуйте" наглядно это.

Уголковый отражатель отражает обратно лучи параллельно падающим, а не фокусирует.
Падают параллельные - отражённые тоже между собой параллельны, падают расходящиеся и отраженные расходятся..
Наглядно видно на линиях желтого цввета.

[Gleb1964]

примерно после 900 км катафот перестанет однозначно детектироваться. при условии движения автомобиля с угловой скоростью равной лунной.

Вы намекаете на аберрацию света?
Орбитальная скорость Луны примерно 1 км/с, чему соответствует аберрация света 0.7 угл. сек. или линейное смещение луча, странствующего между Землей и Луной, на 1.3км. Угловая скорость к делу не относится.
Кроме того, запаздывание импульса означает, что телескоп при посылке лазерного импульса нужно ставить на упреждение - посылать лазерное пятно туда, куда придет отражатель на момент прихода импульса. Хотя, при времени прохождения света до Луны чуть более секунды, смещение Луны будет чуть более километра (1.3км), что не существенно, например, для расходимости в 5-6 угл. секунд и диаметре пятна на Луне порядка десяти километров. Хотя, в случае расходимости порядка одной секунды, фактор упреждения желательно учитывать.
Аберрацию света при отражении от уголкового отражателя учитывать нет нужды - уголковый отражатель возвращает луч по тому пути, по которому луч пришел, в пределах своей диаграммы дифракционной расходимости, конечно.
Что нужно учесть, это то, что за время полета отраженного импульса туда-назад, исходная точка телескопа на Земле сместиться на примерно 2.6км от от исходной (в системе Луны), что требует, чтобы минимальная расходимость уголкового отражателя была не менее 1.4 угл. секунды, чтобы не промахнутся приемом на исходной апертуре телескопа. При использовании второго телескопа, разнесенного с посылающим импульс, данное ограничение может быть снято полностью. Теперь припомним, что использовавшиеся уголковые отражатели имели диаграммы расходимости порядка 5-6 угл.секунд, что означает, что проблемы поймать отраженный импульс в исходную посылающую апертуру не было.