Возможен ли этот лазерный эксперимент, показанный в Теории большого взрыва?

Если вы посмотрите на это с точки зрения фактов... ну... я имею в виду ПОСМОТРЕТЬ на все это. Слова не воздают должное.

Окруженная следами, сидящая в лунной пыли, лежит панель шириной 2 фута, усеянная 100 зеркалами, направленными на Землю: «решетка ретрорефлекторов лунного лазерного дальномера». Астронавты Аполлона-11 Базз Олдрин и Нил Армстронг установили его там 21 июля 1969 года, примерно за час до окончания их последней лунной прогулки. Тридцать пять лет спустя это единственный продолжающийся научный эксперимент Аполлона.

читайте больше в сообщении в блоге НАСА от 2004 года .

Итак... если мы учтем тот факт, что в настоящее время на Луне установлена ​​зеркальная установка, от которой мы можем отражать лазеры, это будет означать, что ученые НАСА планировали направить на нее лазеры в какой-то момент. Скорее всего планировали делать это с Земли, хотя кто знает, хотели ли они выводить на орбиту спутники, которые бы регулярно "пинговали" и Луну.

Таким образом, это возможно? Я должен был бы согласиться, поскольку НАСА делало это несколько раз раньше. На самом деле... вот изображение лазера в обсерватории Макдональдс в действии.

Теперь... Я понимаю, что вопрос был о том, можно ли провести этот эксперимент с "маломощным" и недорогим оборудованием. Я предполагаю, что НАСА пробовало это с различными конфигурациями оборудования, однако, будет ли какая-либо из этих конфигураций считаться недорогой и/или «малой мощностью», зависит от человека, читающего отчеты. Я полагаю, что действительно возможно воссоздать эксперимент с оборудованием, которое будет равно доле стоимости и мощности установки обсерватории Макдональда ... а кто-нибудь сочтет ее все еще дешевой и слабой - это другая история. .

Это то, что я себе представить во всяком случае. Впрочем, вопрос уже был задан. И из ответа следует, что стоимость оборудования всегда выводила бы его из категории любительских.

Может быть! На самом деле ваша оценка одного фотона из миллиардов дико оптимистична; лучший из когда-либо построенных экспериментов по дальнометрии Луны (операция по лазерной локации Луны в обсерватории Апач-Пойнт, APOLLO) испускает 300 квадриллионов фотонов за импульс (115 мДж/импульс лазера с длиной волны 532 нм) и может обнаруживать в среднем 3 возвращающихся фотона за импульс, если он направлен на отражатель Аполлона-15 (самый большой и, следовательно, самый яркий из доступных). Это один фотон из 10 ^ 16 на самом деле возвращается — меньше, если используется один из меньших отражателей, и меньше, если условия (положение Луны, стабильность атмосферы и т. д.) не идеальны. И все же эта скорость соответствует 3000-4000 отраженным фотонам, регистрируемым в минуту, что является огромным улучшением по сравнению с предыдущими инструментами.

Что подходит к моей точке зрения — эксперименты по дальнометрии Луны начались 50 лет назад, когда технологии не были такими продвинутыми, как сегодня. В то время им везло получать один фотон в минуту подлинного сигнала, но этого было достаточно для научных исследований, если оставить его работать на некоторое время.

Так правдоподобно ли, что эксперимент на крыше может быть в 1/4000 эффективнее, чем операция Apache Point? Ну, наверное, нет. Телескоп должен быть больше, и место должно быть далеко от города, высоко в горах, а не на крыше здания. С точки зрения затрат вам понадобится телескоп, импульсный лазер (в среднем всего один ватт или около того).мощность, но сжатая в короткие интенсивные импульсы, чтобы сигнал выделялся на фоне шума; обычная лазерная указка не годится), лавинный фотодиодный детектор, монтировка, способная наводить лазер и телескоп с точностью до угловой секунды, хороший преобразователь времени в цифру, куча слегка экзотической электроники и компьютер или два. Но вы знаете, что? Я думаю, что это действительно может быть выполнимо при бюджете примерно в 5000 долларов кем-то с нужным набором инженерных навыков и большой самоотверженностью и временем, чтобы вложить в проект. Для телевизионных целей мы можем отказаться от некоторых из этих вещей, если это необходимо. Но я бы хотел, чтобы кто-то повторил это в реальной жизни!

Неудивительно, что для этого существует соответствующий XKCD !

Обычная красная лазерная указка имеет мощность около 5 мВт, и у хорошей лазерной указки достаточно узкий луч, чтобы поразить Луну, хотя он будет рассредоточен по большей части поверхности, когда попадет туда. Атмосфера немного исказила бы луч и поглотила бы часть его, но большую часть света удалось бы воспроизвести.

Так что, казалось бы, этот эксперимент жизнеспособен. Показания могут быть не очень точными, но по большей части этот вид «гаражной науки» зависит от фактора крутизны способности делать это, а не от точности, которую вы получаете от этого.

Кроме того, имейте в виду, что Sheldon & Co имеет доступ к оборудованию выше среднего, вероятно, из-за их работы на научных факультетах университета (в первую очередь Ховарда в качестве инженера). Говард, скорее всего, получит доступ к лучшему оборудованию или сможет создать лучшее оборудование, чем обычный лазер с красной точкой.

Также было бы не так дорого купить лучший лазер, особенно если они разделят стоимость. Согласно той же статье XKCD, 1-ваттный лазер (который в 200 раз мощнее!) стоит около 300 долларов.

Если дешевый красный точечный лазер уже может в основном добраться до Луны, само собой разумеется, что их оборудование, которое выглядит значительно более профессиональным, может дать еще лучшие результаты.

НАСА провело эксперимент, и на Луне есть более одного набора зеркал, они направляли лазеры с Земли на Луну; он проверил специальную теорию относительности Эйнштейна и измерил расстояние между Землей и Луной. За 40 лет эксперимента они смогли определить, что Луна удаляется от Земли со скоростью 3 дюйма в год. Это также доказало что Эйнштейн был прав и специальная теория относительности работала, это также помогло нам понять, как время отличается в невесомости; это было большим достижением в области физики и значительно продвинуло человеческое понимание и технологии, поэтому у нас есть МКС в низкой гравитационная орбита.

Эксперимент очень просто воспроизвести, особенно если у кого-то есть доступ к мощному плазменному лазеру, как в университетской лаборатории; честно говоря, это телешоу с ограниченным бюджетом, все, что вам нужно, это координаты и понимание тригонометрии. Я знаю, что настоящие физики используются для создания достоверности шоу; поэтому вполне возможно, что они использовали подлинное оборудование, чтобы сделать эксперимент правдоподобным, хотя я не уверен, что используемое оборудование действительно способно дать точные результаты.

https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/21jul_llr