Laserowe pomiary odległości w kosmosie

Wiedza na temat tego, co dzieje się w kosmosie i najbliższym otoczeniu naszej planety jest bardzo ważne. Dlaczego? Ze względu na bezpieczeństwo satelitów oraz infrastruktury naziemnej. Wyobraźmy sobie, że następuję kolizja satelitów lub spada na nas duży kosmiczny śmieć wiązałoby się to z ogromnymi stratami, dlatego należy takie sytuację przewidywać znaczniej wcześniej. Jedną z najlepszych metod, które są wykorzystywane to laserowe pomiary (Satellite Laser Ranging). Więcej o tym przeczytasz, w tym artykule.

Czym dokładnie są pomiary laserowe w kosmosie?

Pomiary laserowe to mierzenie czasu przelotu impulsu laserowego między stacją naziemną a obiektem na orbicie a stacją naziemną. Jeśli znamy czas przelotu wiązki laserowej jesteśmy w stanie dokładnie wyznaczyć odległość od obiektu, który obserwujemy. Dokładność pomiaru w zależności od użytego typu laseru może wynosić od kilku metrów do 2 centymetrów. Regularne pomiary odległości do satelitów lub kosmicznych śmieci umożliwiają wyznaczenie orbity tych obiektów, a także monitorowanie ich trajektorii. Technika Satellite Laser Ranging (SLR) nie jest ograniczana przez porę roku czy godzinę. Wystarczy tutaj czyste niebo bez chmur. Co ciekawe obserwatoria używające pomiary laserowe same oświetlają sobie cel wiązką promieniowania, więc mają możliwość określenia położenia niewidocznych obiektów dla teleskopu optycznego.
Jak już wcześniej zostało wspomniane pomiary laserowe potrafią bardzo dokładnie wyznaczyć pozycję satelity, by móc monitorować wszelkie zjawiska w obrębie Ziemi. Reflektory wspomagające pomiary zostało zainstalowane 50 lat temu na Księżycu podczas misji Apollo 11, a następnie przez Apollo 14 oraz Apollo 15. Reflektory znajdują się też na autonomicznych łazikach, a detektory wiązki lasera umieszczono na pokładzie satelity LRO.

Dlaczego mierzy się odległość od satelitów?

Pomiary laserowe pozwoliły naukowcom dowiedzieć się dokładnie ile wynosi masa Ziemi i jej stała grawitacja, a także o ile zmienia się spłaszczenie Ziemi. Mogą oni bez problemu korygować wyniki pozycji satelitów. Oprócz tego zidentyfikowali środek masy Ziemi i jak on się przemieszcza w czasie za sprawą lodowców, które topnieją na Grenlandii. Pomiary laserowe do Księżyca pozwoliły na odkrycie informacji o tym, że Księżyc oddala się od naszej planety o 3,8 cm rocznie. Pomiary umożliwiły też stworzenie dokładnego opisu wahań w ruchach Księżyca – libracji i zrewidować pochodzenie srebrnego globu. Już niedługo pomiary laserowe jako innowacyjne podejście będą korygować meteorologiczne wyniki.