Laserentfernungsmessung Erde Mond
02.10.2012 um 14:52Hi,
@Holzer2.0
Du vermutest gut, siehe dazu auch: http://www.fesg.bv.tum.de/91872--~fesg~forschung~llr.html (Archiv-Version vom 07.01.2014)
Da werden die Probleme erklärt und auch, wie man mit einer Handvoll Photonen solche Messungen macht.
So sieht das aus:
Leseprobe für Linkphobiker:
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@Holzer2.0
Du vermutest gut, siehe dazu auch: http://www.fesg.bv.tum.de/91872--~fesg~forschung~llr.html (Archiv-Version vom 07.01.2014)
Da werden die Probleme erklärt und auch, wie man mit einer Handvoll Photonen solche Messungen macht.
So sieht das aus:
Leseprobe für Linkphobiker:
Ein einzelner Sendepuls enthält etwa 1018 Photonen, die sich auf dem Hin- und Rückweg durch die refraktive, dispersive und turbulente Atmosphäre bewegen. Die Laufzeit eines Laserpulses beträgt bei einer mittleren Mondentfernung etwa 2.55 Sekunden, sie kann auf 10-10 Sekunden genau gemessen werden, unter günstigen Bedingungen sogar um einen Faktor 3 besser.-TR
Die heute eingesetzten Nd:YAG-Festkörperlaser werden mit einer Pulsfolgefrequenz von 10 Hz betrieben, so daß während der Laufzeit eines Pulses von 2.55 Sekunden rund 25 Pulse unterwegs sind. Das macht eine ausgeklügelte Sende/Empfangsumschaltung auf der Bodenstation erforderlich, die das Feuern des Lasers mit den Zeitpunkten für den Empfang der Echos entsprechend synchronisieren und verhindern muß, daß Teile des Sendesignals die sensiblen Detektoren erreichen.
Die hohe Sendeenergie ist nötig, weil wegen der nicht zu vermeidenden sendeseitigen Strahlaufweitung die Photonen auf eine Fläche von rund 70 km2 auf der Mondoberfläche verteilt werden. Dieser ausgeleuchteten Fläche steht die geringe wirksame Reflektorfläche von ca. 1 m2 gegenüber. Auf dem Rückweg vom Mond wird die reflektierte Energie geometrisch ähnlich ungünstig verteilt. Von der auf der Erde ausgeleuchteten Fläche wird nur der durch die Apertur des Empfangsteleskops (typische Öffnungen 0.75 - 1.5 m) definierte Bruchteil für die Detektion nutzbar.
Da die Nd:YAG-Festkörperlaser einen Laserübergang im nahen Infrarot bei lambda1 = 1.064 µm haben und herkömmliche Photomultipler in diesem Bereich nicht empfindlich sind, muß durch einen optischen Kristall mit nichtlinearen Eigenschaften eine Frequenzverdoppelung vorgenommen werden. Damit liegt die Arbeitswellenlänge bei lambda2 = 0.532 µm, was einem leuchtenden Grün entspricht (s. Abbildung 1).
