近期，美國(guó)宇航局（NASA）宣布已向歐洲航天局（ESA）交付了“月球探路者”任務(wù)（Lunar Pathfinder）的首個(gè)航天器飛行硬件。此次交付任務(wù)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(diǎn)。

此前，位于馬里蘭州格林貝爾特的美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心開(kāi)發(fā)了激光反向反射器陣列，科學(xué)家們將利用該陣列為月球任務(wù)測(cè)試新的導(dǎo)航技術(shù)。這種導(dǎo)航能力對(duì)于未來(lái)月球探索任務(wù)的開(kāi)展至關(guān)重要。據(jù)悉，激光反向反射器陣列將使“月球探路者”探測(cè)器在繞月飛行時(shí)，能夠被地球上的激光測(cè)距站精確地定位。這種厘米級(jí)的激光測(cè)量將使用伽利略和GPS信號(hào)在距離地球40萬(wàn)公里的地方確定其位置，這將有望證明“月球衛(wèi)星導(dǎo)航”的概念。

美國(guó)宇航局和歐洲航天局計(jì)劃通過(guò)未來(lái)的商業(yè)月球有效載荷服務(wù)發(fā)射“月球探路者”。除了測(cè)試導(dǎo)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(yùn)行，為月球表面的探測(cè)任務(wù)提供通信服務(wù)。

具體來(lái)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(cè)距中，從地球上的望遠(yuǎn)鏡發(fā)射的激光到達(dá)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(yuǎn)鏡。

激光反向反射器已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的太空技術(shù)，通常用于精確確定衛(wèi)星繞地球的軌道。通過(guò)測(cè)量激光脈沖離開(kāi)望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間和返回脈沖到達(dá)望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間，工程師和科學(xué)家可以計(jì)算出物體和地面站之間的精確距離。激光測(cè)距比使用無(wú)線電波的類似方法更精確，因?yàn)榧す獾牟ㄩL(zhǎng)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(guò)復(fù)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(gè)“角立方體”，這些立方體的（光學(xué)）性能在實(shí)驗(yàn)室中被逐個(gè)嚴(yán)格地檢查和測(cè)量。

激光反向反射器陣列（LRA）大約有一臺(tái)筆記本電腦那么大，而此次交付的版本進(jìn)一步擴(kuò)大了體積。NASA空間測(cè)地項(xiàng)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?yàn)樗?8個(gè)直徑4厘米的角立方體，而LRO只有12個(gè)直徑3厘米的反射體。”

國(guó)際激光測(cè)距服務(wù)目前有四個(gè)能夠激光測(cè)距到月球距離的站，三個(gè)在歐洲（Grasse、Wetzel、Matera），一個(gè)在美國(guó)（Apache Point）。此外，歐空局正在考慮使用它自己設(shè)在特納里費(fèi)的激光測(cè)距站，該站目前正在升級(jí)。

“月球探路者”任務(wù)由英國(guó)吉爾福德的Surrey Satellite Technology公司領(lǐng)導(dǎo)，歐洲航天局安排了該任務(wù)為美國(guó)宇航局（NASA）提供通信服務(wù)。來(lái)自NASA、ESA和英國(guó)吉爾福德的薩里衛(wèi)星技術(shù)有限公司（SSTL）的團(tuán)隊(duì)在激光反向反射器陣列抵達(dá)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(lái)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(wù)建立一個(gè)共同的通信和導(dǎo)航基礎(chǔ)設(shè)施，使月球更接近地球并成為地球的“第八大洲”。

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