激光雷达：美国NASA月球监测设备揭秘

激光跟踪和测距系统是一种先进的光学定位技术，特别应用于航天领域，如本文所述的为美国国家航空和宇宙航行局研发的脉冲激光雷达工程样机。该系统的主要目的是连续监控月球表面的宇航员位置，通过与宇航员携带的八面立方体向后反射器进行通信，实现精确的距离、方位和俯仰角测量。系统的关键组件包括注入式砷化镓激光器，这提供了高效率的光源；硅光二极管作为接收器，确保了信号的高效捕捉；以及小型光学元件和向后反射器，实现了设备的轻便和紧凑设计。 系统的优势在于其使用的是高方向性的光学元件，无需依赖大型天线系统，能够有效地截获目标信号，相对于周围环境的反射信号更加强烈，从而提高了跟踪精度。在晴朗的天气下，系统可以达到1196米的最远作用距离，而跟踪精度对于12米至700米的目标可达±1米方位和俯仰角精度，以及±1米的距离精度。此外，样本机还配备有电视摄像机，能对宇航员进行实时的电视摄影。 设计上，该系统注重轻量化和低功耗，总重量仅为45磅，使得它适合于空间应用的需求。激光测距跟踪部分与跟踪架部分分工明确，前者负责激光发射、接收和计算，后者则包含了机械结构、伺服系统以及数据处理逻辑。整个系统由RCA公司分别在电子学和光学方面进行研发，激光器则由RCA实验室提供，整个系统的整合和调试工作由RCA宇航电子学分部负责。 操作安全性是该系统设计的一个重要考量，由于采用脉冲式激光雷达，经过计算和实验证明，无需对操作人员的眼睛采取额外防护措施，保证了工作人员的安全。总体而言，这个激光跟踪和测距系统展现了在复杂航天任务中的实用性与高效性，为未来的月球探索和太空活动提供了关键技术支持。