Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Задние грани каждого тетраэдра имеют серебряное покрытие, нанесенное в вакууме. Металлизация граней влечет за собой неравномерный нагрев призм и их тепловую деформацию, что является некоторым недостатком конструкции. Однако это окупается рядом преимуществ, в частности тем, что устраняется нежелательная поляризация отраженного света. Французскими специалистами была разработана специальная система теплозащиты: панель снизу закрыта многослойным теплоизоляционным кожухом в целях обеспечения минимального теплового контакта призм с корпусом отражателя и через них — с луноходом, а также минимального излучательного обмена с Луны». [1]
Устройство прибора: «Французский уголковый отражатель, установленный на «Луноходах», был составлен из триппель-призм с ребром 12 см и имел расходимость отражённого пучка примерно 6» (для света рубинового лазера с длиной волны 694,3 нм). Грани триппель-призм покрыты серебром, это увеличивало коэффициент отражения до 0.9, но из-за разного коэффициента теплового расширения серебра и кварца приводило к деформации призм при нагреве днём, как следствие, к ухудшению отклика. Активная площадь УО составляла 640 см². Рабочий диапазон составлял ±10 градусов от нормали». [1]
Американская конструкция отражателя, по версии НАСА, имела размеры квадрата 45 см на 45 см. Общая плошать такого квадрата составляла 2025 квадратных см. Активная площадь американского уголкового отражателя (УО) составляла не менее 1000 см². Оказывается, при большей площади УО у американцев эффективность французского отражателя была лучше в несколько раз: «Необходимо отметить, что французский лазерный отражатель отличается по своему устройству от американских и примерно в пять раз эффективнее, в условиях лунной ночи. Лунным днем из-за нагрева Солнцем эффективность отражателя резко падает». [1] Американцам не мешало осуществлять лазерную локацию в полнолуние, в лунный день, несмотря на то, что эффективность отражателя резко падала в лунный день. В конструкции американского отражателя тепловым деформациям должны были подвергаться как светоотражательные элементы, так и цилиндрические крепления. Сам металлический каркас из алюминия или из-за другого металла тоже могли изменяться при изменении температур. Причина снижения эффективности термические деформации отражателя. По этой причине французы сделали систему теплоизоляции в виде «многослойного теплоизоляционного кожуха».
Проблема лазерной локации лунной ночью, очевидно, заключается в том, что луч надо направлять в необходимый район Луны с неизвестным упреждением. Необходимо учитывать задержку светового сигнала, идущего к Луне и обратно, либрацию Луны, преломление света в атмосфере, турбулентность атмосферы, которая не является стабильной линзой или призмой. Учитывать необходимо ослабление светового сигнала, поглощение света в атмосфере, рассеивание светового луча в атмосферном слое, распределение яркости в световом пятне. Лазерная локация уголкового отражателя не является простой задачей.
Кокурин и Ведешин считали, что для изучения неизученных геологических явлений, например, дрейф континентов можно использовать УО, но при этом необходимо несколько уголковых отражателей: «Определение точного расстояния между Луной и Землей — не главная цель эксперимента. Оно является, или точнее, может являться средством решения более общей проблемы изучения системы Земля — Луна. Следует, однако, заметить, что для решения этой проблемы требуются длинные ряды измерений. Проведенные опыты надо рассматривать как начало работы в этом направлении. Уже в современном своем виде зернолокационный метод астрометрических измерений позволит уточнить основные характеристики системы Земля — Луна в 10—100 раз, а также исследовать собственное вращение или либрацию Луны. Особый интерес представляет изучение тонких деталей собственного вращения Луны, связанных с особенностями ее внутреннего строения. Есть и другой круг проблем, в решении которых метод лазерной локации может сыграть решающую роль, — проблем геодезии и геодинамики. Здесь открывается возможность производить точные геодезические измерения и на этой основе исследовать такие явления, как дрейф континентов и движение полюсов Земли, природу колебаний Чандлера. Для этого, однако, потребуется длительное время и установка на Луне нескольких отражателей, способных работать в любое время лунных суток». [1] Авторы при этом не ставили интересный вопрос: Почему американский УО с малым углом обзора при ориентации отражателя способен работать в лунный день, а французский, более эффективный, своей функции в лунный день выполнять не мог?
В книге «Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1», в главе 7, говорится о невозможности использовать отражатель в лунный день: «Наведение телескопа. Как указывалось выше, светоотражатель сохраняет работоспособность только в условиях лунной ночи. Наведение телескопа на отражатель, находящийся на неосвещенной стороне Луны, вызывает серьезные затруднения. Для наведения на дневной стороне Луны выбирается опорная точка (кратер) с известными координатами. На эту точку наводится гид телескопа. Для того чтобы направить сам телескоп, по оси которого проходит лазерный луч, на отражатель, необходимо развести гид и телескоп на угол, равный угловому расстоянию между отражателем и опорной точкой». [2]
Расчет уровня отраженного сигнала может быть произведен по формуле, которая учитывала следующие параметры: «п — отраженный сигнал (число фотоэлектронов); W — энергия импульса лазера в джоулях, S0 — площадь отражателя, S, — площадь телескопа, X — длина волны передатчика, h — постоянная Планка, с — скорость света, R — расстояние до Луны, 0 — расходимость лазерного пучка после атмосферы, 0» — ширина диаграммы отражателя, у — коэффициент ослабления сигнала за счет скоростной аберрации, Kw, v и Кпр — коэффициенты потерь в передающей и приемной установках соответственно, Кф;) у — квантовый выход ФЭУ, К0 — коэффициент отражения отражателя, К. лтк — пропускание атмосферы. При расчете принято: W = 4Дж; S0 = = 640 см²; ST = 5,3 м²; X = 6943 A; R = = 380 000 км; 9 « 10»; 0» = 6»; у да 0,6; Кае [> « 0,6; Knv * 0,25; КФЭУ «0,09; К0 «» 0,9; КЮ9 да 0,7. Тогда п ж 0,5. Экспериментально получено: при наводке в точку 1 п — 0,065; при наводке в точку 2». [2] Рассматривая эти параметры расчета вспоминается старая русская пословица: Гладко было на бумаге, да забыли про овраги! На бумаге формула расчета выглядела очень убедительно.
Но сам автор признавал, что в этой формуле не все хорошо. Результаты оказались на порядок меньше, чем это было предусмотрено расчетами, сделанными в Институте теоретической астрономии АН СССР: «п=0,076, т. е. сигнал почти на порядок ниже расчетного. Следует, однако, подчеркнуть, что расчет является сугубо ориентировочным по следующим причинам. Программа поиска проведена не полностью. Нет уверенности в точной наводке телескопа на отражатель. Во время измерений наблюдалась сильная турбулентность атмосферы, и оценка связанного с этим уширения лазерного пучка может быть не вполне корректной. Наконец, формула не учитывает неизвестного нам распределения яркости в световом пятне на Луне». [2]
Специалист по лазерной локации Кокурин и его соавторы сильно поскромничали, когда начали утверждать, что расчет является сугубо