Лазерная локация Луны?

[Андрей Антонов]

С миллионом долларов любой дурак может.

Мировая слава обеспечена, о нас снимут кино, и может быть, даже наградят

Дело за малым, найти миллионера который хочет прославиться

[kryptonik]

Из наших скупердяев вряд ли что вытрясешь, разве предложить фирме производящей лазеры, в качестве рекламы: «Наши лазеры достают до Луны!». Но любителю не дадут, я бы сам не дал.

[NIK-KULE]

зависимости яркости пепельного света от фазы, для ну

 А чё думать   Чем тоньше серп Луны - тем толще серп Земли . Пепельный свет ярче от облачности и снежного покрова на Земле . Поэтому нужно светить Луну при утолщённом её серпе , когда она высоко и на ясном небе .
   Кстати , краем уха слышал об очень ярких лампах из кварца - дуговых и плазменных , с водяным охлаждением , но для них нужно сделать точную , длиннофокусную фокусировку ( равную светосиле скопа ) . Поэтому , может быть лазер и лучше .  

[NIK-KULE]

    Александр !  Я тоже мечтал осветить на Луне "пятачок" . Запутался в расчётах мощности лампы и расходимости пучка . Но сделал простой опыт : В окуляр 200-мм. кассегрена посветил фонариком и увидел на белом заборе круглое пятно с силуэтом вторичного зеркала . До забора было метров 150-200 , размер пятна не измерял , некогда было .
  Кстати , зелёная указка (маломощная)  бьёт дальше телескопа с фонариком .
ps. Когда будешь покупать лазер - измерь его расходимость ,  иначе придётся делать для него коллиматор .  

[CTPAHHNK]

... кроме того, что фотоны отражаются не только от ретрорефлектора на Луне .

Пепельный свет? В ИК слабее, и при малой светосиле и хорошем узком фильтре, матрицу в перенасыщение не уведёт.
...

Может это и есть первая часть задачи - померять все на практике и иметь циферки для своих условий? Затраты - матрица, фильтр и блендежи с диафрагмами - оно может потом и для астрографии применяться, лишним особо не будет, а пока это отработаете, глядишь и с "лазарем" чей-то решится?

[kryptonik]

Собственно я только начинаю вживаться в тему. Какие-то эксперименты в любом случае будут проведены. Но на форуме есть много людей, которые знают много больше моего, и их советы помогли бы избежать явных ошибок. У меня с крыши виден элеватор километрах в пяти-шести с него и начну.
У нас с вами, Николай, мысли сходятся, к чему бы это? Но лампы здесь точно не пойдут, это уже гиперболоид Гарина, наука его отвергла. Твердотольный лазер с диодной накачкой, имеет приличную мощность, его вполне можно подружить с телескопом. Но стоит он не копейки, поэтому должна быть хотя бы теоретическая возможность успеха. Хотя проблемы не только в лазере.

[NIK-KULE]

   Конечно нам нужно математически доказать реальность освещения Луны . Однако лазер с Луны должен быть виден ярче диска Земли ( ущерблённой фазой ) яркой звездищей . Всё зависит от угловой ширины луча - освещаемой площади на Луне .Скорее всего около 1 км. Сомнительно . Луноход никак не найти , слишком мизерный у него отражатель . Можно осветить светлые минералы в млолдых кратерах . Диодной накачкой по-моему не обойдётся

[kryptonik]

Это вы пока не в теме. Потому и отправили отражатели на Луну, что иначе нельзя было получить отраженный сигнал. Но это для точных измерений, там счет идет на фотоны, если увеличить время экспозиции отражатель может быть довольно ярким объектом. Луноход, может быть, стоит неудачно, или уголковый отражатель подзапылился, если предложенная методика сработает, возможно, и найдется. Получить отражение от поверхности Луны тоже интересно. Допустим имеются районы со стекловидными шариками, они должны светиться под лучом как дорожные знаки.

[NIK-KULE]

   

      Ну тогда и вправду придётся ограничится " суперконтрастными " отражателями , оставленными Аполлонами и Луноходами 
   

[NIK-KULE]

     Вот , вспомнил ...  Чем уже спектральная эмиссия передатчика и приёмная полоса приёмника - тем дальше связь !
  NASA планировало 2009 г. запустить спутник Марса МТО с лазерным передатчиком связи , мощностью 5 ват и скоростью передачи данных 30 мегабит в секунду  
    Ещё .  На БТА ставили оптический инструмент для поиска лазерных сигналов ВЦ в спектрах звёзд .
  

[SGS]

Однако лазер с Луны должен быть виден ярче диска Земли ( ущерблённой фазой ) яркой звездищей .

Это вовсе не обязательно.
Для борьбы со сторонней засветкой луч лазера можно промодулировать. Синхронная демодуляция на приёмном конце уберёт пепельный свет практически полностью. Если интересно, могу рассказать, как это можно сделать.

...Всё зависит от угловой ширины луча - освещаемой площади на Луне .Скорее всего около 1 км. Сомнительно . Луноход никак не найти , слишком мизерный у него отражатель . Можно осветить светлые минералы в млолдых кратерах . Диодной накачкой по-моему не обойдётся

Мне тоже так кажется. Мощности в единицы ватт с малой апертурой не хватит.
Кстмти, ув. kryptonik почему-то не подумал о том, что одно и то же зеркало можно использовать и для передачи сигнала, и для его приёма. Свет идёт к Луне и обратно более 2-х секунд.

[SGS]

Но опять таки, мои HEYENизмы не стоит воспринимать всерьёз без предварительного точного расчета. В том числе нужно знать функцию зависимости яркости пепельного света от фазы, для нужной длины волны в ИК, и посчитать теоретический сигнал-шум на фоне него.

Пепельный свет, как я и писал уже ранее, можно практически полностью подавить. Воспользовавшись тем, что его параметры очень медленно меняются во времени.

[SGS]

Интересно. Расскажите.

Простейший случай. Имеем лазер, камеру и телескоп. Отражённый свет от Луны приходит примерно через 2,5 секунды. Разбиваем этот интервал на два куска по 1,25 с. В первом куске стреляем лазером через телескоп. Пока свет в пути, во втором куске через тот же телескоп снимаем пепельный свет, делаем первый кадр. Когда отражённый свет приходит (по расчёту), делаем второй кадр. Длительности кадров - 1,25 с. Потом первый кадр вычитаем из второго. Это даст полезный сигнал + шумы. Многократно повторяя процедуру и суммируя разностные кадры, вытаскиваем сигнал из шума. Теоретически, это всё.

PS. Ошибочку поправил. Общая длина элементарного цикла получилась 2,5+1,25=3,75 секунды. В случае необходимости, его можно во времени сократить (или, наоборот, удлинить).

[SGS]

Ну это не совсем синхронная модуляция.

Это именно синхронная демодуляция.
В данном случае, затвор камеры с последующим вычитателем играет роль фильтра, согласованного с полезным сигналом.
А "синхронная модуляция" - это несколько из другой оперы.

...Стандартный алгоритм повышения S/N.

Все алгоритмы - стандартные. Важно лишь уметь применять их там, где это необходимо.
Что же подразумевалось под "повышением S/N", для меня остаётся загадкой.  

...К-сожалению, против атмосферной помехи он бессилен.

Здесь неплохо было бы определиться, какой именно атмосферной помехи?

[kryptonik]

Пока это не вполне ясно, но возможно сигнал придется накапливать на матрице в течении длительного времени. Для астрофотографии вычитание разного рода шумов действительно стандартная процедура, и дополнить ее вычитанием кадра без облучения и с пепельным светом будет нетрудно. Но именно снятого с той же экспозицией, как и основной кадр.
Один или два телескопа, тут есть свои плюсы и минусы.

[SGS]

Пока это не вполне ясно, но возможно сигнал придется накапливать на матрице в течении длительного времени.

Будете долго накапливать - потеряете в динамике. Условия освещённости затенённой стороны Луны меняются во времени, хотя и медленно.

...Для астрофотографии вычитание разного рода шумов действительно стандартная процедура,..

Не могли бы хоть Вы пояснить, какого именно рода шумов?
Похоже, что моя, казалось бы, простая мысль всё-таки до конца не понята...

...и дополнить ее вычитанием кадра без облучения и с пепельным светом будет нетрудно. Но именно снятого с той же экспозицией, как и основной кадр.

Последнее условие совершенно не обязательно. На относительную длительность экспозиций жёстких условий не накладывается. Однако, для уравновешивания фотонных и тепловых шумов, выдержки желательно делать одинаковыми, причём активные и пассивные кадры - чередовать.

[kryptonik]

Поскольку, в принципе речь идет почти об обычной астрофотографии, при ее получении можно использовать все приемы, применяемые при калибровке. www.astronet.ru/db/msg/1216409 здесь все хорошо расписано. Первичная обработка данных изображений.
Насчет, динамики не знаю, но выдержка в 1-2 секунды скорее всего недостаточна, полезный сигнал забьют шумы считывания. Пепельный свет даже через узкополосный светофильтр за некоторое время переполнит матрицу. Следовательно, выдержка может быть, к примеру, половину от этого времени. Может быть час, надо пробовать. Длительная выдержка позволяет снизить мощность источника, или позволит работать с пятном большого размера.
Некоторая специфика присутствует, возможно, целесообразно делать, как Вы предлагаете.

[SGS]

Насчет, динамики не знаю, но выдержка в 1-2 секунды скорее всего недостаточна, полезный сигнал забьют шумы считывания. Пепельный свет даже через узкополосный светофильтр за некоторое время переполнит матрицу. Следовательно, выдержка может быть, к примеру, половину от этого времени.

Конечно, с узкополосным фильтром выдержки можно увеличить до нескольких секунд или десятков секунд. Но часовые выдержки пойдут в корзину - за час освещённость теневой части Луны изменится весьма существенно, и фон убрать уже будет трудно, если вообще возможно.

...Может быть час, надо пробовать. Длительная выдержка позволяет снизить мощность источника, или позволит работать с пятном большого размера.

При выдержках более нескольких секунд-десятков секунд, доминировать будут не шумы считывания, а фотоэлектронный шум. Если фотоприёмник неохлаждаемый - тогда к последнему добавится ещё и термоэлектронный шум.
Кстати, какую именно камеру предполагается использовать? Тогда можно будет сказать точнее.

...Некоторая специфика присутствует, возможно, целесообразно делать, как Вы предлагаете.

Конечно, здесь есть поле для эксперимента.  
Только сначала необходимо определить реальные возможности, и подсчитать всё не торопясь.

[SGS]

kriptonik, ау! Считать будем?
Если да, предлагаю сформулировать задачу-минимум.
Тему читал, но прошу повторить, как Вы её видите.

[kryptonik]

Пока слишком серьезно я к этой теме не отношусь, но если выяснится, что в принципе такое возможно, почти наверняка попытаюсь. Параметры системы пока не ясны, но уже очевидно, что это не просто посветить лазером в окуляр. Повозиться, думаю, будет интересно. Естественно если позволят финансы, вкладывать в подобную дурь много не хочется. Ну и других проблем намечается много. На данный момент самое неясное, пятно какого размера можно получить реально, а без этого ничего посчитать нельзя. «Эксперты» назвали цифры от одного до 200км.
Задача минимум, зафиксировать положение уголковых отражателей, максимум изображение светового пятна, это уже будет сканирование.