О.А. Ивлев1, В.К. Милюков2, И.А. Гречухин3, Д.А. Павлов4, В.В. Азаров5, Ю.А. Котлов6, И.О. Ивлев7, В.К. Сысоев8

1,3,5,6,7 АО «НПК «Системы прецизионного приборостроения» (Москва, Россия)

2 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

4 Санкт-Петербургский государственный университет (Санкт-Петербург, Россия)

8 Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Размещенные на Луне матричные лазерные мишени имеют ошибку цели до ±76 мм, вызванную рядом причин: большим числом уголковых отражателей в составе мишени и большими размерами мишени, либрацией Луны и ошибкой ориентации на Землю (от 2° до 10°).

Цель. Обосновать необходимость повышения метрологической точности лазерной дальнометрии Луны и оценить параметры лазерного уголкового отражателя для этой цели.

Результаты. Обоснованы параметры одиночного полого уголкового отражателя с апертурой 140 мм с нулевой ошибкой цели, который может быть доставлен на Луну с помощью КА «Луна-27».

Практическая значимость. Применение предлагаемой конструкции одиночного уголкового отражателя с нулевой ошибкой цели позволит на порядок повысить метрологическую точность системы лазерной дальнометрии.

Ивлев О.А., Милюков В.К., Гречухин И.А., Павлов Д.А., Азаров В.В., Котлов Ю.А., Ивлев И.О., Сысоев В.К. Лазерный уголковый отражатель для российских лунных посадочных станций // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2023. Т. 21. № 3. С. 90−102. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202303-12

1. Tom Murphy. APOLLO: One-millimeter LLR IWLR 16. Poznan. 2008.10.14.
2. Павлов Д. Результаты обработки наблюдений лазерной локации Луны 1970−2017. ВАК. Пулково. 02.10.2018.
3. Дж. Фоллер, Дж. Уамплер Лунный лазерный отражатель // Успехи физических наук. 1971. Т. 103. № 1.
4. Кокурин Ю.Л. Лазерная локация Луны. 40 лет исследований // Квантовая электроника, 2003, Т. 33. № 1.
5. Williams James G., Turyshev Slava G., Boggs Dale H. The past and present Earth-Moon system: the speed of light stays steady as tides evolve // Planetary Science. 2014.
6. Murphy T.W., Adelberger E.G., Battat J.B.R., Carey L.N., Hoyle C.D., LeBlanc P., Michelsen E.L., Nordtvedt K., Orin A.E., Strasburg J.D., Stubbs C.W., Swanson H.E., Williams E.. The Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation: Instrument Description and First Detections // Publications of the Astronomical Society of the Pacific 2008. 120. P. 20−37.
7. Liliane Biskupek, Jürgen Müller, Jean-Marie Torre. Benefit of New High-Precision LLR Data for the Determination of Relativistic Parameters // arXiv:2012.12032v1 [gr-qc] 22 Dec 2020.
8. J. Chapront, G. Francou. Lunar Laser Ranging: measurements, analysis, and contribution to the reference systems // IERS. 2006. //https://www.iers.org/SharedDocs/Publikationen/EN/IERS/Publications/tn/TechnNote34/tn34_097.pdf?__blob=publicationFile&v=1.
9. James G. Williams, Slava G. Turyshev, Dale H. Boggs. Lunar Laser Ranging Tests of the equivalence principle with the Earth and Moon // International Journal of Modern Physics D. 2009. V. 18. P. 1129−1175.
10. EPM2017 and EPM2017H // http://iaaras.ru/en/dept/ephemeris/epm/2017/.
11. William M. Folkner, James G. Williams, Dale H. Boggs, Ryan S. Park, Petr Kuchynka. The Planetary and Lunar Ephemerides DE430 and DE431// IPN Progress Report 42-196. 15 February 2014.
12. Viswanathan V., Fienga A., Minazzoli O., Bernus L., Laskar J., Gastineau M. The new lunar ephemeris INPOP17a and its application to fundamental physics // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. May 2018. V 476. № 2. P. 1877–1888. DOI 10.1093/mnras/sty096
13. Grechukhin I.A., Grishin E.A., Ivlev O.A., Kornev A.F., Mak A.A., Sadovnikov M.A., Shargorodsky V.D. Russian Lunar Laser Rangefinder with Millimeter Accuracy // Proceedings International Conference «Laser Optics 2016». St. Petersburg. 27 June 2016 – 01 July 2016. № 7549805. с. R63. DOI: 10.1109/LO.2016.7549805.
14. VasilyevM.V., Yagudina E.I., Grishin E.A., Ivlev O.A., Grechukhin I.A. On the accuracy of lunar ephemerides using the data provided by the future Russian lunar laser ranging system // Solar System Research. 2016. V. 50. № 5. P. 361−367.
15. Battat J. New Timing Calibration Capability for the APOLLO LLR experiment // IWLR. 2016. Potsdam.
16. Dmitry Pavlov. Role of lunar laser ranging in realization of terrestrial, lunar, and ephemeris reference frames // Journal of Geodesy. 2019. 94.
17. Павлов Д.А. Целевой индикатор Q8 и точность апостериорных эфемерид ГЛОНАСС. ИПА РАН. 11.12.2018.
18. Dmitry A. Pavlov, James G. Williams, Vladimir V. Suvorkin: Determining parameters of Moon’s orbital and rotational motion from LLR observations using GRAIL and IERS-recommended models // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2016. 126(1), 61−88 (2016).
19. Турышев В.Г., Экспериментальные проверки общей теории относительности:недавние успехи и будущие направления исследований // УФН: 2009 . Т. 179. № 1. P. 3−34. DOI: http://dx.doi.org/10.3367/UFNr.0179.200901a.0003.
20. Dickey J.O., Bender P.L., Faller J.E., Newhall X.X., Ricklefs R.L., Ries J.G., Shelus P.J., Veillet C., Whipple A.L., Wiant J.R., Williams J.G., Yoder C.F. Lunar Laser Ranging: A Continuing of the Apollo Program // «Science». 1994. V. 265. P. 482−490.
21. Stephen M. Merkowitz, Philip W. Dabney, Je rey C. Livas, Jan F. McGarry, Gregory A. Neumann, and Thomas W. Zagwodzki. Laser Ranging for Gravitational, Lunar, and Planetary Science // International Journal of Modern Physics D. May 29, 2018.
22. Yun He, Qi Liu, Hui-Zong Duan, Hsien-Chi Yeh, Yu-Qiang Li. A 170 mm hollow corner cube retro-reflector on Chang’e 4 lunar relay satellite// Chin. Phys. B. 2018, 27 (10): 100701 doi: 10.1088/1674- 1056/27/10/100701.
23. Yun He, Qi Liu, Hui-Zong Duan, Jing-Jing He, Yuan-Ze Jiang, Hsien-Chi Yeh. Manufacture of a hollow corner cube retroreflector for next generation of lunar laser ranging // Research in Astronomy and Astrophysics 2018. V. 18. № 11. 136(8pp) doi: 10.1088/1674−4527/18/11/136.
24. Yun He, Qi Liu, Hui-Zong Duan, Hsien-Chi Yeh, Yu-Qiang Li. A 170 mm hollow corner cube retro-reflector on Chang’e 4 lunar relay satellite // Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Sun Yat-sen University, Zhuhai, Yunnan Observatory, CAS, Kunming, P.R. China.
25. Simone Dell’ Agnello, Douglas G. Currie. Next Generation Lunar Laser ranging and Its GNSS Applications // March 2010 IEEE Aerospace Conference Proceedings DOI: 10.1109/AERO.2010.5446911.
26. Dell’ Agnello S., Delle Monache G., Currie D., Vittori R., Berardi S., Bianco G., Boni A., Cantone C., Garattini M., Intaglietta N., Lops C., Martini M., Maiello M., Patrizi G., Tibuzzi M., Graziosi C. A Lunar Laser Ranging Retroreflector Array for Next Lunar Surface Missions // 2nd Intern. Luna-GLOB Workshop, IKI. Moscow. 1 June 2011.
27. Slava G. Turyshev, James G. Williams, William M. Folkner, Gary M. Gutt, Richard T. Baran, Randall C. Hein, Ruwan P. Somawardhana, John A. Lipa, Suwen Wang. Corner-cube retro-reflector instrument for advanced lunar laser ranging // Exp Astron (2013) 36:105−135.DOI 10.1007/s10686-012-9324-z.
28. Araki H., Kashima S., Noda H., Kunimori H., Chiba K., Otsubo T., Utsunomiya M., Matsumoto Y. Development of the Retroreflector on the Moon for the Future Lunar Laser Ranging. https://cddis.nasa.gov/lw18/docs/papers/Session10/13-04-11-Araki.pdf.
29. Chensheng Wu, Douglas Currie, Dennis, Bradford Behr DESIGN AND OPTIMIZATION OF DIHEDRAL ANGLE OFFSETS FOR THE NEXT GENERATION LUNAR RETRO-REFLECTORS // arXiv:2012.13081v1 [astro-ph.IM]. 24 Dec 2020.
30. Courde C., Torre J.M., Samain E., Martinot-Lagarde G., Aimar M., Albanese D., Exertier P., Fienga A., Mariey H., Metris G., Viot H., Viswanathan V.. Lunar laser ranging in infrared at the Grasse laser station // Astronomy&Astrophysics 602. A90. 2017 DOI:10.1051/0004-6361/201628590.
31. Murphy T.W., Adelberger E.G., Battat J.B.R., Hoyle C.D., McMillan R.J., Michelsen E.L., Samad R.L., Stubbs C.W., Swanson H.E. Long-term degradation of optical devices on the moon. 2010.
32. Кириченко Д.В., Клейменов В.В., Новикова Е.В. Крупногабаритные оптические космические телескопы // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 7. DOI: 10.17586/0021-3454-2017-60-7-589-602.
33. Гордеев С.К., Корчагина С.Б., Мезенцев М.А., Каримбаев Т.Д. Алмаз-карбидокремнивые композиты «Скелетон»: строение, свойства, перспективы применения // Презентация ОАО «Центральный научно-исследовательский институт материалов». Санкт-Петербург. ФГУП «Центральный институт авиационного моторостроения». М.: 2011.
34. Рабочие материалы конф. по TianQin: 2015 -Guangzou, 2016 – Wuhan, 2017 – Zuhai.