在几十年的时间里 ， 从五个后向反射器网络中收集的数据也让行星科学家能够通过测量月球如何在其轴上“摆动”来探测月球的内部 。
其中一些摆动是由月球的椭圆轨道引起的 ， 而另一些则是由月球本身内部的运动产生的 。 对内部“晃动”的测量表明 ， 月球有一个直径约 700 公里的液态外核 ， 大约是月球总直径的 20% 。
“每个人都在想 ， '我们真的了解月球 ， '但我们没有 ， ”德克萨斯大学奥斯汀分校的研究科学家彼得谢勒斯说 ， 该大学从事月球激光测距操作 40 多年 。 “我们并不像我们想象的那样了解月球自转 。 然而 ， 随着我们获得更多数据 ， 一切都到位了 ， 旋转速度让我们能够探测内部 。 ”
然而 ， 当 1960 年代初构思月球激光测距实验时 ， 了解月球本身是次要目标 。 主要目标是研究重力 。 到目前为止 ， 激光测距已将艾萨克·牛顿的引力常数证实为迄今所见的最高精度 ， 并证实了引力理论的其他原则 ， 包括等效原理 ， 即引力能量应该像其他形式的能量和质量一样表现 。
“我们所追求的旗舰科学是强等效原理 ， ”墨菲说 。 “通过引用 ， 将地球和月球抛向太阳 ， 我们可以利用地月分离来探索两个物体是否以不同的方式被拉向太阳 。 这是广义相对论的基本原则 ， 如果我们在那里看到违规行为 ， 那将非常重要 。 ”
到目前为止 ， 月球激光测距实验已经证实了相对论关于等效原理的预测 ， 达到了迄今所见的最高精度——在实验的误差范围内 ， 地球和月球以相同的速度向太阳“下落” 。
“还有工作要做”尽管实验取得了成功 ， 但墨菲说他对迄今为止的结果感到“失望” 。
“我们已经设法在毫米级的精度上进行了我们都相信的测量 ， 但是从这个结果中提取科学所需的模型却很难赶上 。 因此 ， 我们还没有看到我们希望在这些测试中实现的数量级改进 。 我们可能已经看到了 2 倍水平的改进 ， 但这并不是很令人满意 。 ”
“模型和数据中有一些我们仍然不理解的东西 。 还有工作要做 。 ”
宇航局喷气推进实验室的高级研究科学家、月球测距领域的另一位先驱詹姆斯·威廉姆斯同意 ， 要提高我们对结果的理解 ， 还有很多工作要做 。
“我们测量了地月朝向太阳的加速度为 1013的 1.5 分之一 ， 这是一个非常非常敏感的测试 。 它限制了某些引力理论 ， ”威廉姆斯说 。 “但模型和数据中有一些我们仍然不理解的东西 。 还有工作要做 。 ”
科学家们说 ， 虽然模型赶上了 ， 但该项目的观测方面也可以得到一些改进 。
例如 ， 月球车反射器只能在日出和日落前后使用；热问题破坏了月球周期其他时间点的观测 。 阿波罗反射器正在退化 ， 可能是因为表面上的微陨石撞击将灰尘溅到角落立方体上 。 目前所有的后向反射器都放置在赤道附近或以北 ， 使月球的南半部未被覆盖 。 电流测距非常精确 ， 以至于后向反射器的方向可能会导致问题：当激光从阵列的相对角反弹时 ， 它会增加几厘米的测量不确定性 。
博士提议使用新的角立方设计向月球发送新的反射器 。
“我们一直在研究一种 100 毫米的玻璃反射器 ， 它基本上是阿波罗反射器的放大版本 ， ”他说 。 “您不必担心返回的光子是来自阵列的近角还是远角 。 我们认为这将使射击的准确性提高一百倍 。 我们必须解决反射器和框架的一些热问题 ， 但我们可以组装一个可以飞行的封装 。 ”
博士的团队已向航空局提交了将其中一个新模块用于即将进行的月球任务的提案 ， 并已与竞相发射着陆器的公司签署了一项协议 。
“如果你要去月球 ， 这些几乎是不费吹灰之力的伴奏 ， ”墨菲说 。 “他们的成功几乎可以保证；它们不需要电力 ， 它们可以工作几十年甚至几十年…… ， 这就是为什么它被包含在最初的阿波罗任务中 。 ”
作者：空城
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