Дрожание синхронизирующих фотонов от угловых кубических ретрорефлекторных решеток на Луне; каждый записанный импульс исходит от одного куба?

Этот ответ на вопрос, что такое «лунный отражатель следующего поколения»? Разница в дизайне и производительности? цитирует «Лунные ретрорефлекторы следующего поколения должны полететь в ближайшее время» (опубликовано в журнале Forbes), а в другом разделе этой статьи говорится:

По словам Карри, ретрорефлекторы Apollo состоят из 100 или 300 отдельных стеклянных угловых ретрорефлекторов (CCR), прикрепленных к металлическому каркасу. Но этот дизайн эпохи Аполлона не очень хорошо сочетается с сегодняшними более точными, термически стабильными, современными лазерными и синхронизирующими технологиями, говорит Карри, который участвовал в разработке ретрорефлекторов Аполлона.

Земные лазеры поразили только один из этих угловых кубов эпохи Аполлона, и невозможно сказать, какой именно. Это приводит к неуверенности в точном местоположении куба на Луне. Таким образом, точность определения времени «возвращения» лазера с Луны на Землю с использованием старых ретрорефлекторов «Аполлон» ограничена.

Мой вопрос не в том, стоит ли изучать физику, читая статьи в Forbes, а в том, какова физика, стоящая за тем, что «земные лазеры поражают только один из этих угловых кубов эпохи Аполлона…».

Рефлекторная решетка представляет собой большое количество дискретных отражателей, и хотя астронавты приложили все усилия, чтобы выровнять решетку по нормали к среднему направлению на Землю, она не идеальна. Отражение через один отражатель может быть достаточно когерентным, но между каждым из них и другими будут задержки в миллиметры или даже сантиметры.

Моя проблема в том, чтобы понять, что происходит при подсчете и измерении времени прихода фотонов в этом случае. Это импульсный лазер, и большинство импульсов приводят либо к нулю, либо к одному фотону, записанному в трубке фотоумножителя.

Действительно ли разумно думать, что фотон рассеялся от одного из многих угловых кубов, или мы должны думать о прибывающем фотоне как об отраженном от среднего расстояния между всеми кубами, поскольку падающая волна освещает все отражатели одинаково? амплитуда?

введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Из https://space.stackexchange.com/q/14943/12102 (нажмите, чтобы увеличить)

Вы можете прочитать больше о фактических ретрорефлекторных решетках на Луне и измерениях точной дальности в

Обратите внимание, что связанный вопрос в Space SE имеет награду, срок действия которой истекает через 20 часов, плюс есть 24-часовой льготный период.

Ответы (1)

Поскольку размер каждого куба намного меньше, чем дифракционно-ограниченное пятно от комбинации лазер/телескоп, и поскольку вся решетка намного меньше, чем дифракционно-ограниченное пятно, каждый фотон от источника представляет собой волновую функцию, которая распространяться по всему массиву и за его пределы. Это означает, что пока нет никаких ограничений или измерений, от какого куба может отражаться фотон, квантово-механически невозможно узнать, от какого куба отразился фотон, полученный на Земле. Это, в свою очередь, означает, что это было отражено от всех из них.

Величина дрожания, наблюдаемая здесь, меньше длительности лазерного импульса, поэтому ее можно полностью объяснить неопределенностью относительно того, какая (временная) часть импульса содержит полученный фотон.