Как измеряют расстояние до Луны, и зачем на станции «Луна-25» уголковые отражатели

Ещё 2200 лет назад древнегреческие астрономы смогли довольно точно определить расстояние до спутника Земли. Они решили геометрическую задачу, зная диаметр нашей планеты и учитывая угловые размеры Солнца, Луны и тени Земли во время лунного затмения.

Более 300 лет назад астроном Джованни Кассини использовал параллакс для измерения расстояния до небесных объектов. Если вы посмотрите на Луну из разных точек на Земле, то увидите её под разным углом. Измеряем расстояние между точками наблюдения объекта, углы зрения и решаем задачу о нахождении высоты треугольника это будет расстояние до объекта. Главная сложность — получить нужную точность измерений.

Ситуация с точностью существенно улучшилась с появлением радиолокации в середине XX века. Радиоволны распространяются со скоростью света. Засекая время, через которое возвращается посланный к Луне сигнал, удалось измерить расстояние до спутника Земли с точностью в нескольких км.

Самым точным методом оказалась лазерная локация. На оставленной с 1960-х гг. на Луне космической технике было установлено несколько массивов световозвращателей (уголковых отражателей): на наших двух «Луноходах» и в ходе американских миссий «Аполлон» −11, −14 и −15. С Земли лазер направляется на световозвращатели на Луне, а отражённый луч принимается телескопом и засекается время с момента включения лазера.

На данный момент удалось достичь точности определения расстояния до Луны в 2–3 см. Среднее расстояние — 384 399 км (орбита Луны эллиптическая). Удалось даже выяснить, что Луна постепенно отдаляется от Земли примерно на 38 мм в год под влиянием приливных сил.

Уголковые отражатели будут установлены и на российской автоматической межпланетной станции «Луна-25», старт которой намечен в этом году. Планируется, что она первой осуществит посадку в районе Южного полюса. Это позволит уточнить динамику движения Луны и упростит построение траекторий для будущих миссий в этот район.

ProКосмос специально для Госкорпорации «Роскосмос»: https://www.roscosmos.ru/37782/