Существует ли критика лазерной локации якобы размещенных на Луне уголковых отражателей ? Начнем с научной публикации "Критический обзор лазерной локации Луны A Critical Review of the Lunar Laser Ranging" опубликованную в восьмом номере журнала Американский Журнал Астрономии и Астрофизики в Августе 2020 года Article in American Journal of Astronomy and Astrophysics · August 2020 8(3):39-44. Статья опубликована в рецензируемом научном журнале и имеет научный индекс цитирования DOI: 10.11648/j.ajaa.20200803.11 Автором статьи является Andreas Märki глава швейцарской компании Märki Analytics for Space 8703 Erlenbach ZH, Switzerland. a.m.maerki@bluewin.ch, занимающейся аналитикой в области космических полетов и лазерной локации. Источник: https://www.researchgate.net/publication/292130269_A_Critical_Review_of_the_Lunar_Laser_Ranging
Разделы статьи 2, 3.1, 3.2, содержащие формулы, я пока не перевожу, возможно я сделаю это позднее. Саму статью можно читать полностью по ссылке https://www.researchgate.net/publication/292130269_A_Critical_Review_of_the_Lunar_Laser_Ranging
В предисловии (выдержках) к статье сказано: "Эта статья содержит обзор экспериментов по Лазерной Локации Луны (ЛЛЛ). Дано объяснение принципу измерений и теории. Учитываются оба источника, прямой отраженной свет от уголковых отражателей и рассеянный свет от лунной поверхности. Дается сравнение результатов измерений полученных различными ЛЛЛ станциями начиная с Шестидесятых годов по 2007 год с теоретическими рассчетами. Самый первый эксперимент состоялся в 1962 году: лазерный луч был направлен на Луну и рассеянный лунной поверхностью свет был обнаружен. Число принятых фотонов согласовалось с теорией. Затем начиная с 1969 года лазерные лучи направлялись на уголковые отражатели оставленные астронавтами Аполло и кораблями Луна. Уголковые отражатели с одной стороны являются референтными точками для долгосрочный измерений; с другой они дают намного более сильный ответный сигнал по сравнению с рассеянным сигналом. Но ни одна из станций не смогла измерить ожидаемое усиление от уголковых отражателей. Число принимаемых фотонов остается одинаковым с измерениями просто лунной поверхности. Таким образом либо все уголковые отражатели разрушились до такой степени, что их ответные сигналы соответствуют рассеянному сигналу от лунного грунта или измерения на самом деле проводились только для лунной поверхности. Abstract: This paper provides an overview of the Lunar Laser Ranging (LLR) experiments. The measurement principle is explained and its theory is derived. Both contributions, the direct reflected light from retroreflectors as well as the scattered light from the lunar surface are considered. The measurement results from the Sixties until 2007 are then compared between different LLR stations and with the theoretical forecast. The very first experiment was in 1962: a laser beam was directed to the Moon and the scattered light from the lunar surface was detected. The number of received photons was in line with the theory. Then from 1969 the laser beams were directed to retroreflectors placed by Apollo astronauts and Luna space crafts. Retroreflectors are on the one hand reference points for long term measurements; on the other hand they deliver a much stronger return signal compared to the scattered return. But none of the stations could measure the expected amplification of the retroreflectors. The number of received photons remained in line with measurements to the bare surface of the Moon. Therefore either all retroreflectors have degraded such that their return signals fit to the scattered return from the lunar soil or the measurements were indeed taken to the lunar surface only.
Ключевые слова: ЛЛЛ, уголковый отражатель, рассеяние Keywords: LLR, Retroreflector, Scattering"
1. Вступление. Лазерная Локация Луны (ЛЛЛ) была выполнена впервые в 1962 году, вскоре после изобретения и первого применения лазера в 1960. ЛЛЛ затем стала хорошо известна благодаря программе НАСА Аполло. С 1969 года несколько обсерваторий заявили о своих экспериментах с ЛЛЛ на лунных уголковых отражателях (Чертеж 1) обеспечивших точность до миллиметра. Чертеж 1. Лазерный уголковый отражатель Аполло 11 (Музей Науки). Часто информация о энергетическом балансе линии связи , например подсчет числа принятых фотонов по отношению к испущенным фотонам, отсутствует и недостаточна. Следовательно я первым делом обращаюсь к необходимой теории, чтобы быть в состоянии рассматривать результаты измерений. Introduction Lunar Laser Ranging (LLR) was performed the first time in 1962, i.e. soon after the invention and the first operation of a laser in 1960. LLR then became well known by NASA’s Apollo program. Since 1969 several observatories reported about their LLR experiments on lunar retroreflectors (Figure 1) providing millimetre accuracy. Figure 1. Laser Retroreflector “Apollo 11” (Science Museum). Often there is no or only little information about the link budget, i.e. the calculation of the number of received photons in relation to the emitted photons. Therefore I derive first the necessary theory to be able to review the different measurement results."
2. Принципы измерения и применения Measurement Principle and Applications
....
3.1. Энергетический баланс линии связи без использования уголкового отражателя Link-Budget for Measurements Without Retroreflector
....
3.2. Энергетический баланс линии связи с использованием уголкового отражателя. Link-Budget for Measurements with Retroreflectors
....
3. 3. Теория Лазерной Локации Луны. Испускаемый лазером пульс должен иметь достаточную энергию и достаточное число фотонов для того, чтобы хотя бы один фотон вернулся на приемник. "Один фотон", звучит как очень мало, но сегодняшние приемники могут обнаруживать отдельные фотоны с высокой вероятностью ( >70%) (например [1]). Поскольку существуют эффективные приемники зеленого света они в основном выбирают волны длиной 532 нанометра. Это половина 1064 нанометра, длины волно лазеров NdYAG. Здесь рассматриваются измерения с использованием уголковых отражателей и без. Для обоих вариантов выводится энергетический баланс линии связи. Theory of LLR The emitted laser pulse must have sufficient energy or a sufficient number of photons so that at least one photon returns to the receiver. “One photon” sounds little, but today’s receivers can detect single photons with a high probability (>70%) (e.g. [1]). Since there are efficient receivers for the green light one generally selects the wave length of 532nm. This is half of 1064nm, which is the wave length of NdYAG lasers. Here the measurements with and without retroreflectors are considered. For both the link budget is derived."
"4. Ожидаемые величины и результаты измерений. Три следующие ЛЛЛ станции : 4. Expected and Measured Values The following three Lunar Laser Ranging (LLR) stations:
1. Обсерватория Апачи Пойнт, США Apache Point Observatory, 2’788m altitude, USA.
2. Веттцель, Германия Wettzell, 600m altitude, Germany.
3. Обсерватория Лазурный Берег, Франция Observatory of the Cote d’Azur, 1‘270m altitude, France
а также в сравнении участвуют вычисления в Dickey_1994 [7] на страницах 5-6 и измерения ЛИДАР Luna See (имеется в виду проект Массачусетского технологического института под названием "Project Luna See" состоявшийся 9 мая, 1962 года, по измерению расстояния до Луны с помощью рубинового лазера. Подробно по ссылке: https://the60sat50.blogspot.com/2012/05/wednesday-may-9-1962-project-luna-see.html - А.В.) сделанные в 1962 году. Cперва рассчитаем количество принятых фотонов за один импульс используя уравнения (4) и (9).
Таблица 1 показывает ожидаемое число отраженных фотонов - отраженных на уголковом отражателе, и Таблица 2 показывает ожидаемое число фотонов при измерении без использования уголковых отражателей, т.е. рассеяных на поверхности Луны.
Во время измерения на уголковом отражателе учитываются как отраженные так и рассеянные фотоны. Таблица 3 показывает результаты измерений:
as well as the estimation in Dickey_1994 [7] page 5 & 6 and the LIDAR measurements Luna See in 1962 are compared. First the number of received photons per pulse is calculated according to the equations (4) and (9). Table 1 shows the expected number of reflected photons –reflected on the retroreflector, and Table 2 shows the expected number of photons for a measurement without any retroreflectors, i.e. scattered on the surface of the Moon. During a measurement onto a retroreflector the reflected as well as the scattered photons are counted. Table 3 shows the measurement results.
Значения измерений соответствуют ожидаемому числу рассеянных фотонов. Никакого усиления отраженного сигнала уголковым отражателем измерить не смогли. Первые три измерения обсерватории Апачи Пойнт в Таблице 3 не сходятся с фактором 2.3 ожидаемого диапазона 0.11 рассеянных фотонов. 0.135 фотонов/импульс были помечены как "рекордный возврат", т.е. предыдущие измерения были менее плодотворными; не было сказано была ли эта пометка абсолютной или относительной к размеру телескопа. "Эпизодические" пики по 0.6 фотона на импульс являются фактором 5.5 сверх баланса рассеивания, но как минимум фактор 351) ( для высоты 2'788 скорее фактор 900) ниже того, что ожидалось бы для наведения на уголковый отражатель Аполло15. Так как эти пики не были повторяемыми они носят только неформальный характер. The measured values correspond well with the expected number of scattered photons. No amplification of the return signal by the retroreflector array could be measured. The first three Apache Point measurements in Table 3 are apart from a factor of 2.3 in the expected range of 0.11 scattered photons. The 0.135 photons/pulse have been marked as “record returns”, i.e. previous measurements had obviously been less fruitful; it is not said whether this marking was absolute or relative to the telescope size. The “occasionally” peaks of 0.6 photons per pulse are a factor of 5.5 above the scattering budget, but at least a factor of 351) (for an altitude of 2’788 m rather a factor of 900) below of what would have been expected for the homing on the retroreflector array of Apollo 15. Since these peaks were not reproducible they have only an informal character.
Измеренный пик с фактором 5.5 сверх баланса рассеивания был бы высоким, но может быть в пределах погрешности. Конкретнее, прохождение через атмосферу могло быть лучше, и альбедо не одинаковое у всей поверхности Луны. Такое измерение могло быть сделано на точке с более высокой отражающей способностью - по крайней мере в направлении входящего лазерного луча, и дополнительно возможен всплеск оппозиционного эффекта, например от повышения альбедо если направление освещения совпадает с направлением наблюдения. Этот эффект основан на факте, что вся наблюдаемая область освещена и что отсутствуют видимые тени - в противоположность общей констелляции при которой определено альбедо. A measured peak of a factor of 5.5 above the scattering-budget would be high, but it can still be within the uncertainty. Specifically the atmospheric transmission can also be better; and the albedo is not constant over the whole surface of the Moon. Such a measurement could have been made on a spot with a higher reflectivity – at least in the direction of the incoming laser beam, and additionally one might have benefited from the opposition surge, i.e. from an increase of the albedo if the illumination direction coincides with the direction of observation. This effect is based on the fact that the whole observed area is illuminated and that there are no visible shadows – contrary to a general constellation at which the albedo is determined.
1) Уголковый отражатель Аполло15 состоит из 300 уголков, это таким образом в 3 раза больше чем у Аполло 11 для которого был составлен баланс. Минимальное ожидание таким образом в 3 раза выше, чем предсказанный минимум в 7 фотонов. 0.6 фотонов измерены как короткие во времени пики: 35=3 * 7/0.6. Таблица 1 показывает число фотонов как следовало ожидать от ЛЛЛ станций при измерении уголкового отражателя Аполло11. Из всех обсерваторий только Лазурный Берег опубликовал такое число, и оно соответствует консервативным значениям в таблице (сноска d). Вычисление Dickey_1994 [7] ниже на три порядка.1) The Apollo 15 retroreflector array consists of 300 cube corners; it is therefore 3 times larger than the one of Apollo 11 for which the budget was made. The minimum expectation is therefore 3 times higher than the minimum predicted 7 photons. 0.6 photons are measured as short time peaks: 35=3⋅7/0.6. Table 1 shows the number of photons as they should have been expected by the LLR stations if measured on the Apollo 11 retroreflector. From the observatories only the Cote d’Azur has published such a number, and it matches the conservative values in the table (footnote d). The estimation of Dickey_1994 [7] is more than three orders of magnitudes lower.
Два значения записаны в параметрической форме. ρ0=0.02m несколько хуже, чем сильная турбулентность у Degnan_1993 [3] сразу после (3.9.9). Two values are parameterized. ρ0=0.02m is slightly worse than the strong turbulence case as addressed in Degnan_1993 [3] just after (3.9.9).
В измерении Murphy_2007 [11] страница 32 вариация измеренного расстояния очень небольшая, например аналогичная ожидаемой от измерения по уголковому отражателю. Но такой эффект также может быть достигнуть если измерение производится по поверхности перпендикулярной направлению измерения. Это действительно возможно т.к. луч очень узкий. По Degnan_1993 [3] (3.9.9) его расходимость φ is ±λ/(π⋅ρ0). Это соответствует ρ0=2cm (φ=±8.5µrad=±1.75’’) к радиусу на Луне в 3.2 километра; с ρ0=10cm радиус всего 640 метров и соответствующее пятно 1.3 км. In the measurement Murphy_2007 [11] page 32 the variation of the measured distance is very small, i.e. similar as expected for a measurement onto a retroreflector. But such an effect can also be achieved if one measures onto a surface perpendicular to the measurement direction. This is indeed possible because the beam is very narrow. According to Degnan_1993 [3] (3.9.9) its divergence φ is ±λ/(π⋅ρ0). This corresponds with ρ0=2cm (φ=±8.5µrad=±1.75’’) to a radius on the Moon of 3.2km; with ρ0=10cm the radius is only 640m and the corresponding spot area is 1.3km
Последняя точка не была пока рассмотрена численно: плоская матрица уголкового отражателя чувствительна к направлению падающего луча. Отраженный свет быстро слабеет если направление падающего луча неперпендикулярно. Это показано у Degnan_1993 [3] (чертеж на странице 23) : при отклонении направления падающего луча на 13 градусов только 50% отражается, а при отклонении более 40 градусов не отражается ничего; A11 PSR (Предварительный Научный Отчет Аполло 11 https://www.nasa.gov/history/alsj/a11/a11psr.html - А.В.) 1969 [6] страница 166 представляет еще худшее поведение описанного уголкового отражателя. Есть дополнительный фактор падения 2 потому что уголковые отражатели уложены заподлицо (такой перевод кажется мне адекватным - А.В.) Но поскольку Луна обращена к нам все время одной стороной уголковые отражатели могли быть выровнены по среднему направлению к Земле. Вариация от либрации Луны и местонахождения на Земле в пределах +/- 12 градусов. Это означает, что дополнительная потеря сигнала всегда будет меньше, чем фактор 4. A last point has not been numerically considered yet: a flat retroreflector array is sensitive on the incident beam direction. The back reflected light drops fast if the incident beam direction is not perpendicular. This is shown in Degnan_1993 [3] (figure on page 23): at a deviation of the incident beam direction of 13° only 50% is reflected back and at a deviation of ≥40° nothing at all; A11_PSR_1969 [6] page 166 presents a worse behaviour for the described retroreflector. There is an additional drop factor of 2 because the cube corners are recessed! But since the Moon shows us always the same side retroreflectors could be aligned to the mean direction to the Earth. The variation due to the libration of the Moon and the location on the Earth is within ±12°. This means that an additional signal loss would always be smaller than a factor of 4.
5. Дальнейшая информация. Окончательный отчет Миссий Аполло [12] описывает измерения выполненные Обсерваторией Макдональд. Эти измерения были выполнены рубиновым лазером с красным светом. Теоретическое усиление уголковых отражателей оценивается как фактор от 10 до 100 по сравнению с рассеянным светом от лунной поверхности. В 2013 году сообщалось о дальнейших измерениях Обсерватории Апачи Пойнт [13]. Кроме измерений по уголковым отражателям Аполло также были произведены измерения по Луноходу 1 и двум уголковым отражателям. Further Information The final report after the Apollo Missions [12] describes range measurements of the McDonald Observatory. These measurements were performed with a ruby laser with red light. The theoretical amplification of the retroreflectors is estimated to a factor of 10 to 100 compared to the scattered light from the lunar surface. In 2013 further measurements of the Apache Point Observatory are reported [13]. Besides measurements to the Apollo retroreflectors also measurements to the Lunokhod 1 and 2 retroreflectors were made.
Утверждается, что все уголковые отражатели, Аполло и Луноход, подвергаются деградации с фактором 10. Показанные рекордные возвраты выше чем значения в Таблице 3. С 2014 г. по 2016 г. Обсерватория Лазурный берег провела инфракрасные (ИК) измерения трех уголковых отражателей Аполло и двух отражателей Лунохода. В основом соотносящиеся друг с другом измерения для разных уголковых отражателей были заявлены. ИК дает лучшие измерения во время новолуния и полнолуния. Матрицы отражателей имеют многочисленные точки отражения размазывающие ответный импульс. Cледовательно анализ осуществимости с отражателями большого размера по сей день продолжается для получения совершенного ответного импульса от одного единственного пустого уголкового отражателя. Для таких больших уголковых отражателей скорость аберрации должна быть учтена. Это можно сделать с помощью адаптации внутренних углов уголковых отражателей [15].
It is stated that all retroreflectors, i.e. Apollo and Lunokhod, suffer from a degradation of about a factor of 10. The indicated record returns are higher than the values in Table 3. From 2014 to 2016 the Observatory of the Cote d’Azur made infrared (IR) measurements to the three Apollo and the two Lunokhod retroreflectors [14]. Mainly relative measurements between the different retroreflectors are reported. IR allows better measurements during new and full Moon. Retroreflector arrays have multiple reflection points which spread the return pulse. Therefore feasibility studies with larger-size reflectors are ongoing to get a perfect return pulse from one single hollow corner cube. For such large corner cubes the velocity aberration has to be considered. This can be made by adapting the internal angles of the corner cubes [15]."
"Выводы и Заключение. Было проведено сравнение измерений 4 ЛЛЛ станций и данных cтороннего ЛЛЛ обзора с теоретическими данными. Самая первая ЛЛЛ станция, которая провела измерения на поверхности Луны в 1962 году предоставила непротиворечивые данные. Три другие ЛЛЛ станции заявили о измерениях лунных уголковых отражателей, но не продемонстрировали воспроизводимое усиление отраженного лазерного импульса в сравнении с измерением поверхности Луны. Единственным указанием на уголковый отражатель был cлед возвращенного сигнала, например его небольшая флуктуация. Но небольшая флуктуация также появилась бы в измерениях лунной поверхности перпендикулярной направлению измеряющего луча. При попадании в уголковые отражатели, степень деградации каждого из них должна была быть такой, что только несколько рассеянных фотонов были результатом - или даже меньше. Одна обсерватория Лазурный берег Cote d’Azur показала прогноз для измерений уголковых отражателей. Который полностью согласовался с представленной здесь теорией. Собственно измерение было тогда в 1'600 меньше (=16/0.01). Сторонний ЛЛЛ обзор предсказывает потерю 10-21. Это в 2'000 раз меньше чем наименьшая рассчетная величина. Даже ответный сигнал от измерения лунной поверхности в 30 раз сильнее. Все это, вместе с результатами измерений, может поставить следующее утверждение под вопрос: “эта сеть уголковых отражателей...все еще нормально работает спустя 25 лет ” (Dickey_1994 [7] page 3). У Murphy_2007 [11] §8 “возможная деградация угокловых отражателей” упоминается. Судя по числу вернувшихся фотонов, я пойду даже дальше и сделаю вывод о том, что во всех экспериментах по лазерной локации Луны проводились измерения просто поверхности Луны. 6. Summary and Conclusion The measurements of 4 LLR stations and data of an invited LLR review paper have been compared with the theoretical data. The very first LLR station which measured onto the surface of the Moon in 1962 presented consistent data. The other 3 LLR stations reported about measurements to lunar retroreflectors, but no reproducible amplification of the reflected laser pulse compared to a measurement onto the surface of the Moon could be demonstrated. The only indication of a retroreflector was the signature of the return signal, i.e. its small variance. But a small variance would also appear in a measurement onto a lunar surface which is perpendicular to the measurement direction. If retroreflectors had been hit then the degradation of all of them would have had to be such that just the number of scattered photons had resulted – or even less. One observatory, the one of the Cote d’Azur, showed a forecast for a retroreflector measurement. It well matched the here presented theory. The actual measurement was then 1’600 times smaller (=16/0.01). The invited LLR review paper [7] predicts a loss of 10-21 This is 2’000 times smaller than the lower end as calculated here. Even the return of a measurement onto the surface of the Moon is 30 times higher. All this, together with the measurement results, may call the following statement into question: “these retroreflector arrays… are still operating normally after 25 years” (Dickey_1994 [7] page 3). In Murphy_2007 [11] §8 a “possible degradation of lunar reflectors” is mentioned. According to the number of return photons I go even further and conclude that in all lunar laser ranging experiments the measurements were taken to the bare surface of the Moon." Конец цитаты. Источник: https://www.researchgate.net/publication/292130269_A_Critical_Review_of_the_Lunar_Laser_Ranging
На этой конспирологической ноте, предлагаю также узнать о точке зрения российского исследователя, ведущего разработчика компании DPS Innovations, Виталия Насенника. Его профиль на www.researchgate.net https://www.researchgate.net/profile/Vitaly-Nasennik. Автор статьи "О лазерной локации Луноходов On Laser Ranging of Lunar Rovers" опубликованной в рецензируемом научном журнале Космические исследования Cosmic Research, 61(3):258–263, Май 2023, Источник: https://hum-ecol.ru/0023-4206/article/view/672663 https://www.researchgate.net/publication/371039558_On_Laser_Ranging_of_Lunar_Rovers. В Живом Журнале есть аккаунт vitaly_nasennik где по ссылке https://vitaly-nasennik.livejournal.com/61318.html?ysclid=mf9x8oynxs100383015 находится публикация "40 лет шарлатанства (Посвящается лазерной локации Луны.)", в которой в частности сказано:
"Зелёными стрелками показана фактическая ориентация луноходов, жёлтыми - необходимая для успешной локации УО, установленных на луноходах. Субтерральная точка, которая находится в центре изображения, и на которую по азимуту должен быть ориентирован «Луноход-2», находится на юго-запад от «Лунохода-2», а «Луноход-2» повёрнут на восток (на мой взгляд, азимут составляет примерно 100-110 градусов) - в таком положении
угол падения лоцирующего луча на УО примерно 70 градусов, угол
совершенно запредельный для кварцевого УО, т.е. уголковый отражатель
«Лунохода-2» абсолютно нефункционален. И астрономы его успешно лоцируют
вот уже почти 40 лет??? Закрываю глаза и представляю, как фотоны с лихим
пируэтом заныривают в уголковый отражатель развёрнутого задом наперёд
«Лунохода-2», чтобы там отразиться и проделав обратный пируэт
направиться к Земле... Шехерезада нервно курит в сторонке! Ей сказок
хватило только на 1001 ночь."
Но меня больше интересует вторая часть этой публикации по ссылке https://vitaly-nasennik.livejournal.com/61668.html, потому, что мы встречаем там постулаты созвучные содержанию работы Andreas Marki "Критический обзор лазерной локации Луны". Например, про влияние оппозиционного эффекта на усиление сигнала рассеянного на лунной поверхности:
"В случае отражения от грунта большая часть света поглотится, а
оставшаяся рассеется по закону, близкому к ламбертовскому (равномерно во
все стороны), в телесном угле 2π стерадиан. На самом деле отражение от
Луны несколько хитрее - у лунного грунта присутствуют ярко выраженные эффекты обратного рассеяния и оппозиционный эффект, которые приводят к тому, что строго в обратном направлении лунный грунт отражает в 2-3 раза больше, чем обычная ламбертовская (матовая) поверхность. Грубо говоря, вся
поверхность Луны работает как уголковый отражатель, хотя и не очень
хороший." Конец цитаты.
В общем то, в книге Н.Н. Сытинской "Природа Луны" в § 20. "Отражение света от лунной поверхности и его особенности." стр.138-139 по этому поводу дословно сказано следующее: "Тот факт, что поверхность Луны, будучи шероховатой и иссеченной для световых лучей, в то же время является гладкой и зеркальной для радиоволн, дает возможность оценить размеры неровностей. Они должны быть больше длины световых волн, но меньше длины радиоволн. Значит поперечники этих неровностей не больше дециметра. Наиболее же вероятно, что они заключены в пределах от долей миллиметра до нескольких сантиметров, т. е. имеют размеры, наблюдающиеся у ноздревато-губчатых горных пород типа вулканического шлака.". Там же на странице 135: " По форме индикатрисы более других похожи на лунную поверхность так называемые вулканические шлаки - сильно пузыристые, ноздреватые образования, представляющие собою каменную пену, образующуюся и застывающую на поверхности потоков лавы, выделяемых земными вулканами. Это дает повод предполагать, что наружный покров лунной поверхности имеет шлакообразное строение, однако с еще более сильной изрытостью." Ничего не напоминает ?
Такое впечатление, что дизайн отражающей поверхности уголкового отражателя, cостоящей из множется треугольных призм, повторяет это описание лунной поверхности.
О неравномерности альбедо поверхности Луны: "Альбедо Луны в среднем считается равным 0,07, хотя в разных местах видимой поверхности Луны альбедо имеет величину от 0,05 до 0,16. (UPD: По свеженьким данным, полученным лазерным альтиметром LOLA, при отражении строго назад альбедо может достигать аж 0.33, а в некоторых постоянно тёмных кратерах на южном полюсе даже 0.35!)"
О несовпадении рассчетных величин с результатами измерений по уголковым отражателям : "И у американцев похожая ситуация! Вот совершенно замечательная табличка 7-IV из документа NASA SP-214 Apollo 11 Preliminary Science Report:
Особый интерес вызывает 19-ая серия экспериментов. Так уж получилось,
что её провели, нацелив телескоп на 16 км к югу от предполагаемого места
установки УО. И чем же она отличается от других серий? Да в том-то и
дело, что ничем! Т.е. из этих экспериментальных данных невозможно
увидеть, что в других сериях лоцировался именно УО, а не грунт.
Собственно, сами экспериментаторы прямо так и написали: "Измеренное время участка могло иметь три возможных источника: возврат от уголкового отражателя, возврат от лунной поверхности, или случайное шумовое совпадение от отраженного солнечного света и фона. Статистически, 35 к 50 шумовое совпадение и приблизительно 30 участков лунной поверхности ожидались бы за 1200 выстрелов. Потому что, что числа согласуются, в допустимых пределах, с общим измеренным числом, не очевидно что возвраты от уголковых отражателей были измерены. The
measured range time could have three possible sources: a return from
the retroreflector, a return from the lunar surface, or random noise
coincidence from reflected sunlight and background. Statistically, 35 to
50 noise coincidence and approximately 30 lunar surface ranges would be
expected in 1200 firings. Because the numbers agree, within acceptable
limits, with the total number measured, it is not obvious that returns from retroreflectors were measured." (стр.175 по документу, стр. 165 по файлу) Источник: http://www.hq.nasa.gov/alsj/a11/a11psr.html"
О отражении лазерного луча рельефом: "Если же вспомнить, что поверхность Луны не является идеально гладкой, а на ней встречаются горы, кратеры, то наличие стенки кратера или склона горы, обращённого к Земле, на который лоцирующий луч лазера падает перпендикулярно, даст точно такой же компактный по времени сигнал, как и отражённый от УО, но меньшей интенсивности.Если мы ослабим расчётный сигнал от грунта как соотношение площади участка лунной поверхности, перпендикулярной к лоцирующему лучу, к площади сечения лоцирующего луча, мы получим полное соответствие
экспериментальных результатов расчёту для гипотезы с отражением от
грунта. Учитывая, что диаметр лоцирующего луча на Луне 2-7 км, то горы
или стенки кратера высотой 2-3 км уже достаточно, а на Луне таких гор и
кратеров хватает. Причём, даже не требуется идеально плоской
поверхности. Как следует из расчёта, при альбедо 0.16 (а горы на Луне
светлее морей) расчётное количество фотонов от грунта превышает
экспериментальные значения примерно в 3 раза, т.е. для совпадения с
расчётом достаточно, чтобы только треть освещённого пятна попадало на
поверхность, лежащую на ожидаемой плоскости. Остальные 2/3 могут иметь
какой угодно рельеф." Конец цитаты.
Добавлю от себя, что непредсказуемый рельеф Луны может подставить под измеряющий лазерный луч поверхность перпендикулярную лучу т.е. под углом, обеспечивающим максимальное отражение луча. У Н.Н. Сытинской в "Природа Луны " в § 19 читаем: "Фотометрия отдельных участков на Луне. Получение сферического альбедо - это только первый шаг в деле изучения поверхности Луны по ее отражательной способности. Лунная поверхность разнообразна: на ней есть горы и долины, светлые материки и темные моря, блестящие венцы лучей и черноватое дно цирков. Каждая деталь лунной поверхности имеет свою отражательную способность, в какой-то степени выражающую состав того материала, который ее устилает. Для того, чтобы использовать все это разнообразие расцветки в деле изучения природы лунной поверхности и ее эволюции, надо перейти от измерения общей освещенности, получаемой от лунного диска в целом, к измерению яркости отдельных деталей лунной поверхности. Проведенные на протяжении целой лунации, такие измерения дадут ход яркости того или иного участка Луны в зависимости от фазы." Т.е. разные формы, разные углы, и разные материалы. Никем по сей день не изученные.
Альбедо лунной поверхности может достигать 0,16 ? В том же "Предварительном научном отчете Аполло 11" (англ. Apollo 11 Preliminary Science report) на странице 129 НАСА приводит названия лунных пород, якобы обнаруженных астронавтами на Луне. Например кристобаллит это белые или прозрачные кристаллы, имеющие альбедо 0.28-0.40. Магнетит имеет пиковую отражающую способность 0,23, а минимальную 0,20. Отражающая способность ильменита значительно выше, чем у магнетита. Плагиоклазы (полевые шпаты) имеют перламутровый и стеклянный блеск, используются при производстве стекла. Альбедо оливина 0,22-0,40. И это далеко не все возможные породы, подробнее https://dzen.ru/a/aFWCvW08nhsKbbd0 Я не говорю о том, что все эти породы на Луне на самом деле есть, я говорю о том, что в отчете НАСА "о посещении Луны" написано, что американские астронавты якобы обнаружили эти породы на Луне. А стало быть, раз эти породы на Луне американскими астронавтами обнаружены, то они могут попадать под луч лазера, в том числе, из за неровного рельефа, под прямым углом. Добавьте к этому форму кратера с вертикальными стенками. А также учтите способ фомирования ударных кратеров, когда породы в результате удара метеорита о поверхность Луны сначала нагреваются до 15000 градусов Цельсия а потом застывают. На Луну ежегодно падает до 10 000 метеоритов со скоростями до 20 км/сек.
"Когда метеорит с космической скоростью врезается в твердую поверхность
планеты, происходит мощный тепловой взрыв, и на его месте за считанные
секунды формируется особое геологическое образование — ударный
метеоритный кратер.
Метеоритные, или ударно-взрывные, кратеры — это наиболее
распространенные формы рельефа на многих планетах и спутниках в
Солнечной системе и даже на столь малых объектах, как астероиды. На
нашей планете средняя скорость при метеоритных ударах составляет около
20 км/с, а максимальная — около 70 км/с. При встрече метеорита с твердой
поверхностью его движение резко замедляется, а вот породы мишени (так
называют то место, куда он упал), наоборот, начинают ускоренное движение
под воздействием ударной волны. Она расходится во все стороны от точки
соприкосновения: охватывает полусферическую область под поверхностью
планеты, а также движется в обратную сторону по самому метеориту
(ударнику). Достигнув его тыльной поверхности, волна отражается и бежит
обратно. Растяжения и сжатия при таком двойном пробеге обычно полностью
разрушают метеорит.
Ударная волна создает колоссальнейшее давление — свыше 5 миллионов атмосфер. Под ее воздействием горные породы мишени и ударника сильно сжимаются и нагреваются. Частично они плавятся, а в самом центре, где температура досгигает 15 000 °C, — даже испаряются. В этот расплав попадают и твердые обломки метеорита В результате после остывания и затвердевания на днище кратера образуется слой импактита (от английского impact — удар) — горной породы с весьма необычными геохимическими свойствами. В частности, она весьма сильно обогащена крайне редкими на Земле, но более характерными для метеоритов химическими элементами — иридием, осмием, платиной, палладием. Это так называемые сидерофильные элементы, то есть
относящиеся к группе железа (по-гречески — sideros).
Мгновенное испарение части вещества приводит к взрыву, при котором породы мишени разлетаются во все стороны, а дно вдавливается. Возникает круглая впадина с довольно крутыми бортами, но существует она какие-то доли
секунды — затем борта немедленно начинают обрушиваться и оползать.
Сверху на эту массу грунта выпадает и каменный град из вещества,
выброшенного вертикально вверх и теперь возвращающегося на место, но уже
в раздробленном виде. Так на дне кратера образуется брекчия — слой
обломков горных пород, сцементированных тем же материалом, но
измельченным до песчинок и пылинок.
Столкновение, сжатие пород и проход взрывной волны длятся десятые доли секунды. Формирование выемки кратера занимает на порядок больше времени. А еще через несколько минут ударный расплав, скрытый под слоем брекчии,
начинает быстро затвердевать. И вот уже готов свеженький, с пылу с жару,
ударный кратер.' (Шрамы на ликах планет «Вокруг света» 1 марта 2009 Георгий Бурба Источник: https://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6648/)
Каждый из таких кратеров может работать отражателем.
Какие основные вещества присутствуют в советско-американско-китайском составе лунного грунта в порядке убывания массовых долей ? Оксид кремния (40%), Оксид Аллюминия (13%), Оксид кальция (12%), Оксид магния (8%), Оксид титана (7%), и Закись железа (16%).
Оксид кремния - белый-бесцветный. Отражательная способность оксида кремния высокая. Это обусловлено наличием у него большой запрещённой зоны и малым значением интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения.Материалы на основе оксида кремния, в том числе его полые частицы, могут использоваться в составе светоотражающих покрытий, например, для космической техники. Это перспективное направление, так как у таких материалов большая запрещённая зона и высокая отражательная способность.
Оксид аллюминия имеет белый цвет. Отражательная способность оксида алюминия высока. Это позволяет использовать его в составе светоотражающих покрытий, например, для космической техники. Не на основе ли оксида аллюминия была та белая чудо-красочка, которая отводила от астронаффтского оборудования Аполло дикую лунную жару ?
Оксид кальция - белое вещество.
Оксид магния - белое вещество. Альбедо оксида магния (MgO) составляет 0,95. Является абсолютным отражателем — веществом с коэффициентом отражения, равным единице в широкой спектральной полосе. Может применяться как доступный эталон белого цвета. Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4_%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%8F
Оксид титана (TiO₂) - вещество белого цвета, обладает высокой отражающей способностью для видимого и ИК-света. Это связано с тем, что TiO₂ имеет чрезвычайно высокий показатель преломления. При широком диапазоне углов падения светового луча на поверхность кристалла TiO₂ почти весь свет будет отражаться от него. Например, если измельчить TiO₂ в порошок, состоящий из множества крошечных кристаллитов TiO₂ с произвольно ориентированными гранями кристаллов, почти все различные цвета падающего света отразятся (или рассеются) от порошка в произвольных направлениях, и порошок будет выглядеть идеально белым.
Остальные вещества в массовых долях менее 1% либо белые, либо бесцветные, есть пара веществ зеленого цвета.
Закись железа - вещество черного цвета , в присутствии кислорода краснеет. В составе почвогрунтов придает смеси зеленый оттенок.
Итак, 83% веществ в советско-американско-китайском составе лунного грунта - белого цвета с высокой отражающей способностью, одно или два из которых являются даже абсолютными отражателями, отражающими 100% света, разбавлены 16% вещества черного цвета. Откуда же тогда альбедо 0.07 ?
"Металлизированные листы уголковых отражателей обычно обладают более
высокими показателями при работе в ночное время, чем
неметаллизированные. Неметаллизированные уголковые отражатели
обеспечивают отражение исключительно за счет ПВО. Как следствие, свет,
падающий на грани подобных отражателей под углом, превышающим
критический угол, будет испытывать только слабое отражение. Например,
для световозвращающего листа, изготовленного из прозрачного материала с показателем преломления n=1,5, критический угол составляет 41,82°. Свет, падающий на поверхность под углом 41°, теряет 62% своей интенсивности. Призменный уголковый отражатель с неметаллизированными гранями может иметь одну или две грани, для которых не выполняется условие ПВО для конкретного падающего пучка. В отличие от такой ситуации, при
использовании световозвращающего листа с уголковыми отражателями,
металлизированными посредством нанесения тонкослойного покрытия из
материала, обеспечивающего высокое зеркальное отражение (например из
алюминия или серебра), всегда, независимо от угла падения, будет иметь
место световозвращение значительной доли падающего излучения. Несмотря
на то что в случае падения света на все три грани отражателя под углом,
обеспечивающим полное внутреннее отражение, коэффициент отражения
составит только 61%, в среднем, с учетом всех возможных углов падения и
ориентации, показатели световозвращения у металлизированных уголковых отражателей выше, чем у неметаллизированных." (Металлизированный уголковый ретроотражатель листового типа, имеющий высокий коэффициент яркости в дневное время, и способ его изготовления, Патент RU2380730C2 Russia, Источник: https://patents.google.com/patent/RU2380730C2/ru)
На Землю ежегодно выпадает до 10 000 метеоритов большинство из которых сгорают в атмосфере. Астероиды делятся на три класса. Астероиды C-класса состоят из углерода, железа и некоторых химических соединений. Их альбедо находится в пределах 0,03–0,1, что соответствует чрезвычайно тёмному веществу. Астероиды S-класса светлее, их альбедо составляет 0,1–0,22. Астероиды М-класса состоят из чистого никелевого железа и имеют альбедо в интервале 0,1–0,18. Не имеющая атмосферы Луна бомбардируется метеоритами непрерывно и получает все 10 000 космических гостей в год. И большинство из них, мы на Земле в глаза не видели, по причине их сгорания в атмосфере. Да и до Земли бывает долетают весьма любопытные экземпляры:
Далее я приведу несколько публикаций, содержание которых, в моем понимании укладывается в ставшую для НАСА уже фирменной схему: лунные камни украли, чертежи ракеты, на которой летали на Луну выбросили, записи входящего с Луны телесигнала с телеметрией и видеопотоком стерли из за дефицита магнитной ленты, как видели звезды не помним, а ценой огромного риска заброшенные якобы на Луну уголковые отражатели.....
"Пылевая деградация Лунных Уголковых Отражателей Аполло и Осложнения для Следующего Поколения Лунных Уголковых Отражателей Dust Degradation of Apollo Lunar Laser Retroreflectors and the Implications for the Next Generation Lunar Laser Retroreflectors" Currie, D. G. Delle Monache, G. Dell'Agnello, S. Murphy, T.:
" Лунный Лазерный Уголковый отражатель Аполло развернутый во время Аполло 11 , 14, и 15 все еще работает спустя 44 года и производит уникальные новые научные данные обращенные к одним из лучших тестов Общей относительности ( н.п. Принцип сильной эквивалентности, инерционные свойства гравитационных полей и ограничения темпоральной и пространственной вариации гравитационной константы - G) и лунной физики (н.п. открытие и параметры внутреннего жидкого ядра, свободные либрации, и различные свойства корки). Однако, сила возвращающегося сигнала понизилась на фактор десять к ста с тех пор как матрицы были развернуты. Поскольку деградация уровня сигнала не понизила степень точности от которой зависит наука, источник и причина должны быть разобраны в рамках текущей программы по созданию следующего поколения Лунного Лазерного Уголкового Отражателя , именно, "Лунной Лазерной Измерительной Уголковой Отражательной Матрицы 21 века" или LLRRA-21. Abstract . The Apollo Lunar Laser Retroreflectors deployed during Apollo 11, 14 and 15 are still operating after 44 years and producing unique new science addressing some of the best tests of General Relativity (e. g., the Strong Equivalence Principle, the inertial properties of
gravitational fields and constraints on the temporal and spatial
variation of the gravitational constant -G) and lunar physics (e. g.,
the discover and parameters of the inner liquid core, the free
librations, and various crustal properties). However, the magnitude of
the return signal has decreased by a factor ten to one hundred since the
arrays were deployed. While this degradation in the signal level has
not decreased the ranging accuracy from which the science is derived,
the source and behavior of the cause must be addressed within the
current program to develop the next generation Lunar laser
retroreflector, that is, the 'Lunar Laser Ranging Retroreflector Array
for the 21st Century' or LLRRA-21. " Источник: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2013AGUFM.P51G1815C/abstract
"Долгосрочная деградация оптических устройств на Луне Long-term degradation of optical devices on the Moon" Авторы T.W. Murphy Jr. a, E.G. Adelberger b, J.B.R. Battat c, C.D. Hoyle d, R.J. McMillan e, E.L. Michelsen a, R.L. Samad a, C.W. Stubbs f, H.E. Swanson b https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.02.015:
" Сорок лет назад, астронавты Аполло поместили несколько первых уголковых отражателей на лунную поверхность. Их продолжительная работоспособность для лазерных измерений предполагает, что лунная среда не вредит оптическим устройствам. Однако, данные новых лазерных измерений показывают, что эффективность трех уголковых отражателей Аполло уменьшилась на фактор 10 во время близкое к полнолунию. Этих дефицитов не было в ранние годы лазерных измерений Луны, что показывает, что лунная среда вредит оптическим устройствам в масштабе десятилетий. Пыль или абразия лицевых пластин уголковых отражающих призм могут отвечать за снижение их отражательной способности и деградацию тепловой производительности при экспозиции солнечным светом в полнолуние. Эти механизмы могут быть тестированы в лабораторных симуляциях и должны быть поняты прежде разработки оборудования для Луны. Forty years ago, Apollo astronauts placed the first of several retroreflector arrays on the lunar surface. Their continued usefulness for laser ranging might suggest that the lunar environment does not damage optical devices. However, new laser ranging data reveal that the efficiency of the three Apollo reflector arrays is now diminished by a factor of 10 at all lunar phases and by an additional factor of 10 when the lunar phase is near full
Moon. These deficits did not exist in the earliest years of lunar
ranging, indicating that the lunar environment damages optical equipment
on the timescale of decades. Dust or abrasion on the front faces of the
corner-cube prisms may be responsible, reducing their reflectivity and
degrading their thermal performance when exposed to face-on sunlight at
full Moon. These mechanisms can be tested using laboratory simulations
and must be understood before designing equipment destined for the Moon." Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103510000898 https://tmurphy.physics.ucsd.edu/papers/Icarus-208-31.pdf
"Четкое свидетельство затемнения пылью лунных уголковых отражателей A clear case for dust obscuration of the lunar retroreflectors" Sanchit Sabhlok, James B. R. Battat, Nicholas R. Colmenares, Daniel P. Gonzales, Thomas W. Murphy Jr Astrophysics > Instrumentation and Methods for Astrophysics Submitted on 1 Mar 2024 https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116113:
"Основные положения Highlights
- •Аполло регулярно наблюдает пониженный возврат в полнолуние APOLLO regularly observes a decreased return rate during full moon.
- • Это улучшается с фактором 15 во время лунного затмения, подтверждено наблюдениями This improves by a factor of 15 during a lunar eclipse, confirmed by observations.
- •Энергетический баланс Аполло показывает наблюдаемый возврат в 15-20 разм меньше рассчетного APOLLO’s link budget shows the observed rate is 15–20 times smaller than predicted.
- •Мы обнаружили что фактор пылевого затемнения в 50% наилучшим образом объясняет наблюдаемый дефицит. We find that a dust obscuration factor of 50% best explains the observed deficit.
Abstract
Пассивные уголковые отражетели размещенные на Луне Аполло 11, 14,15 продолжают обеспечивать ценные Земля-Луна измерения позволяющие проводить с высокой точность тесты гравитационной физики, а также гео- и селенофизики. Оптический выход этих отражателей понизился с момента их разворачивания, с дополнительной потерей сигнала в полнолуние, когда отражатели засвечиваются прямым солнечным светом. Мы показывам что потеря возврата может быть приписана накоплению тонкого слоя лунной пыли на поверхностях уголковых отражателей. Первое, тщательный анализ отического баланса для эксперимента Операция Лазерного Измерения Обсерватории Апачи Пойнт (АПОЛЛО) раскрыл, что возврат сигнала в 15-20 раз , чем рассчетная величина, дефицит может быть объяснен покрытием отражателя пылью на 50%. The passive retroreflector arrays placed on the moon by Apollo 11, 14 and 15 astronauts continue to produce valuable Earth–Moon range measurements that enable high-precision tests of gravitational physics, as well as
studies of geo- and selenophysics. The optical throughput of these
retroreflectors has declined since their deployment, with an additional
signal loss at full moon when the reflectors experience direct solar
illumination. We show that the loss in return rate can be attributed to
the accumulation of a thin layer of lunar dust on the surfaces of the
corner cube retroreflectors. First, a careful analysis of the optical
link budget for the Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging
Operation (APOLLO) experiment reveals that the lunar return rate is
15–20 times smaller than predicted, a deficit that can be explained by a
reflector dust covering fraction of ∼50%." Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103524001738
Пузырь циклической аргументации "лунных высадок", где факт доставки уголковых отражателей на Луну, доказывается с помощью отражения лазерного луча от чего то там на Луне, вполне может существовать и без постулата о "пилотируемой высадке на Луну". Просто навели лазер на Луну и обнаружили факт, что одни участки луны отражают хуже, а другие лучше. В 1960 году объявлено о изобретении лазера, в 1962 году совпали первое лазерной измерение Луны и "лунная речь" президента США Д.Кеннеди, в 1963 состоялось второе лазерное измерение Луны, результаты которого совпадают с рассчетами, в отличие от последующих измерений.
Дирижабль, или последний выдох ПЖ - факт остается фактом: никто никогда не обследовал Луну вручную метр за метром, чтобы категорически утверждать, что поверхность Луны не содержит ничего обладающего отражательной способностью, хотя бы наравне с мифическими "уголковыми отражателями".