近期，美國宇航局（NASA）宣布已向歐洲航天局（ESA）交付了“月球探路者”任務（Lunar Pathfinder）的首個航天器飛行硬件。此次交付任務中，該飛行硬件中的激光反向反射器陣列（LRA）成為了一大亮點。

此前，位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心開發(fā)了激光反向反射器陣列，科學家們將利用該陣列為月球任務測試新的導航技術。這種導航能力對于未來月球探索任務的開展至關重要。據(jù)悉，激光反向反射器陣列將使“月球探路者”探測器在繞月飛行時，能夠被地球上的激光測距站精確地定位。這種厘米級的激光測量將使用伽利略和GPS信號在距離地球40萬公里的地方確定其位置，這將有望證明“月球衛(wèi)星導航”的概念。

美國宇航局和歐洲航天局計劃通過未來的商業(yè)月球有效載荷服務發(fā)射“月球探路者”。除了測試導航能力外，“月球探路者”還將作為一顆商業(yè)通信中繼衛(wèi)星運行，為月球表面的探測任務提供通信服務。

具體來看，激光反向反射器陣列（LRA）是一組特殊的鏡子，它能將激光反射回光源，不像普通的鏡子那樣以一定角度反射光線。在衛(wèi)星激光測距中，從地球上的望遠鏡發(fā)射的激光到達航天器或天體上的后向反射器，后向反射器將光線反射回望遠鏡。

激光反向反射器已經(jīng)是一項成熟的太空技術，通常用于精確確定衛(wèi)星繞地球的軌道。通過測量激光脈沖離開望遠鏡的時間和返回脈沖到達望遠鏡的時間，工程師和科學家可以計算出物體和地面站之間的精確距離。激光測距比使用無線電波的類似方法更精確，因為激光的波長要短得多。

在方法上，它們類似于嵌在高速公路上的鏡像“貓眼”，通過復雜的內(nèi)部反射裝置，將光線精確地反射回光源。此次的激光反向反射器陣列（LRA）總共有48個“角立方體”，這些立方體的（光學）性能在實驗室中被逐個嚴格地檢查和測量。

激光反向反射器陣列（LRA）大約有一臺筆記本電腦那么大，而此次交付的版本進一步擴大了體積。NASA空間測地項目經(jīng)理Stephen Merkowitz表示：“它將比LRO上的LRA發(fā)射出12倍以上的激光，因為它有48個直徑4厘米的角立方體，而LRO只有12個直徑3厘米的反射體。”

國際激光測距服務目前有四個能夠激光測距到月球距離的站，三個在歐洲（Grasse、Wetzel、Matera），一個在美國（Apache Point）。此外，歐空局正在考慮使用它自己設在特納里費的激光測距站，該站目前正在升級。

“月球探路者”任務由英國吉爾福德的Surrey Satellite Technology公司領導，歐洲航天局安排了該任務為美國宇航局（NASA）提供通信服務。來自NASA、ESA和英國吉爾福德的薩里衛(wèi)星技術有限公司（SSTL）的團隊在激光反向反射器陣列抵達轉(zhuǎn)交給SSTL后完成了檢查，并將在那里將這一陣列成功安裝在衛(wèi)星上，這將保障最大限度地提高定位精度。

在未來十年里，專用的“月光”衛(wèi)星和月球表面的其他硬件將為所有月球任務建立一個共同的通信和導航基礎設施，使月球更接近地球并成為地球的“第八大洲”。

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