中国攻克地月激光测距技术，精度达国际先进水平
中国攻克地月激光测距技术，精度达国际先进水平
2024年6月，中国科学院院士罗俊带领的中山大学“天琴计划”团队宣布，他们成功攻克了地月激光测距技术，测得了国内最准的地月距离，精度达到国际先进水平。这一突破不仅标志着中国在空间测量技术上的重大进步，也为未来的深空探测和科学研究奠定了坚实基础。
地月激光测距：揭秘宇宙的“尺子”
地月激光测距是一种利用激光脉冲测量地球与月球之间距离的高精度技术。其基本原理是：从地面站发射一束短暂的激光脉冲到月球表面的反射镜，当激光脉冲被反射回地面站时，通过精确测量往返时间，再结合光速计算出地月之间的距离。
这种技术的难点在于激光脉冲在往返过程中会受到大气扰动、月球表面反射效率低等因素的影响，导致回波信号非常微弱。因此，地月激光测距系统需要具备极高的灵敏度和精确度，通常需要大型望远镜、高能量脉冲激光器和高灵敏度的单光子探测器等设备的协同工作。
中国突破：从“追赶”到“并跑”
中山大学天琴团队自2014年启动“天琴计划”以来，一直致力于空间引力波探测技术的研究。作为该计划的首席科学家，罗俊院士带领团队攻克了多项关键技术难题。
2019年6月，天琴团队在广东珠海的激光测距台站首次获得来自阿波罗15号月球反射镜的有效回波信号，这是中国首次成功实现地月激光测距。随后在2019年11月，团队又成功接收到来自月面全部5个激光角反射器阵列的有效回波信号，测距精度达到厘米级。
这一突破的背后，是多项关键技术的集成创新。天琴团队采用了1.2米口径的激光测距望远镜，配备了能量达320毫焦的脉冲激光器，重复频率达100赫兹，激光脉宽仅为80皮秒。特别值得一提的是，团队首次采用了2×2多元阵列超导探测器，显著提高了信号探测效率。
应用前景：从探月到深空探测
地月激光测距技术的成功突破，将为中国的深空探测和科学研究带来深远影响。
首先，这项技术将为未来的探月任务提供厘米级精度的精确定位，有助于月球表面地形地貌的精确测绘和月球基地的建设。其次，地月激光测距数据可以用于监测地球自转速率、极移等参数，为地震预测提供数据支持。此外，该技术还能为北斗等导航系统提供精确的轨道参数，提升定位精度。
更进一步，地月激光测距技术是天琴计划的重要技术支撑。作为中国自主的空间引力波探测项目，天琴计划的目标是在2035年前后发射三颗卫星组成的编队，形成一个边长约为17万公里的等边三角形激光干涉仪，用于探测宇宙中的引力波。这一计划将打开0.1毫赫兹至1赫兹频段的引力波探测窗口，有望发现一批大质量黑洞双星，精确刻画宇宙演化历史。
国际视野：合作与竞争
在地月激光测距领域，欧美等发达国家起步较早。例如，美国早在阿波罗登月任务期间就在月球表面部署了激光反射镜，用于地月距离的精确测量。近年来，欧洲空间局和日本宇宙航空研究开发机构也在该领域取得了重要进展。
然而，中国在这一领域的进步速度令人瞩目。目前，国际激光测距服务（ILRS）组织的数据显示，中国长春人造卫星观测站的激光测距数据数量与质量常年位居世界第二位。这表明中国在激光测距领域的技术水平已跻身世界前列。
展望未来：从地月到深空
随着地月激光测距技术的突破，中国在空间科学领域的实力将进一步增强。未来，这项技术不仅将应用于月球探测，还将拓展到火星等深空目标的精密测量。同时，作为天琴计划的关键技术支撑，它将为中国在引力波探测领域的国际竞争中占据有利位置。
正如罗俊院士所说：“天琴计划的目标是打造中国的空间引力波探测系统，为人类探索宇宙提供新的工具。”随着地月激光测距技术的突破，中国正在向这一宏伟目标稳步迈进。