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跟胖哥学物理月球对电磁波反射

(2018-12-06 13:36:35)
标签:

杂谈

分类: 生活中的物理
跟胖哥学物理月球对电磁波反射

        感谢悟空官方邀请,这个问题不是发射时间长短问题,其实即使发射时间是毫秒级,只有到达月球表面,主要还是要看入射角度,只有发射光线能够发射回来,利用一定技术肯定能接受到。
        光是电磁波的一种,我们知道光遇到物体表面会发生发射现象。其实,任何波不论是机械波还是电磁波都能发生发射现象。只不过我们在声学把这种发射现象叫做回声而已。
        不过,不是所有电磁波都有很好反射性。电磁波同声波一样,遇到障碍物要发生反射,雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.波长越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能越强。因此,要想发射到月球上电磁波反射回来,还有一个很重要问题,就是这种电磁波频率要高,波长越短,传播时直线性要好才可以。大家熟悉的雷达,就是利用接受这种电磁波发射来发现物体的。
        地球卫星就是用来接受和发射电磁波的,它们实际是一种电磁波中继器。为什么不考虑用月球作为中继器呢?
        其实,在人类开发卫星以前,科学家就考虑过利用月球作为中继器。最先使用的是美国海军的“月球中继计划”,利用月球当作天然的卫星,做为安全可靠的无线通信方式。使用月球作为无线电波反射体的提议要回溯到1928年,而美军黛安娜计划则于1946年成功侦测到无线电波从月球反射回来。这个实验引起一个在哈佛大学天文台工作,前海军预备队指挥官门则的兴趣,他认为月球有希望做为安全的通讯卫星。
       无线传送在第二次世界大战后很平常,但远距离高频率的传送需要依靠地球电离层将无线电波折射。日焰或地磁暴会严重地干扰那些传送,且很难预测。所以能将无线电波从容易击中的目标,如月球─或之后的人造卫星─反射回来,就可能维持甚至在日焰或地磁暴期间的无线通信。在美国和苏联以及东欧国家外交关系相当冷峻的时候,也有人有兴趣利用此系统来追踪他们传出来的无线信号。美国海军强有力的雷达接收器在二次世界大战期间即曾一直收集到从欧洲和日本偏离的无线电信号,这个现象被称为“异常传播”。
        一位美国海军研究实验室名叫崔式勒的工程师将上述两个概念结合,建议使用月球同为通讯和无线电截听系统之用。1948 年,在蓝平原的工作站,美国海军研究实验室从战后德国符兹堡(Würzburg)的天线网挑拣一些架设起来,到1949 年8 月开始执行定期的月球观测,是名为“被动月球中继”,机密军事谍报计划的一部份。代号「Joe」的系统证明很有前景,而得以获得进一步的发展补助。
       回波信号的准确性很高,所以美国海军研究实验室在委托执行一个名为“月球中继通讯”的衍生计划,也称为“月球反射操作”。到1954 年时,崔式勒对月球电路比预测好很多,导致可以使用多种电路,例如高速电传打字机、传真机和声音。他提议利用月球作为被动反射器,可以用超高频在任何时间同时向一半的地球广播。这个系统做为在船舶、潜艇和大型飞机间的双向沟通也很理想。
        美国海军的科学家成功完成系统第一次横跨大陆的测试,信号从月球表面反射回来,被位于圣地亚哥的美国海军电子实验室的接收站侦测到。11月29 日,太平洋时间11:51 p.m.,美国海军研究实验室的研究副主任裴吉寄了一封电传打字的讯息给美国海军电子实验室的技术主任库瑞,催促他要“提高眼界,注视新视野。”
         最终,在系统稍作调整,降低信号的损失后,传播信号延伸到夏威夷的瓦西阿。1956年,美国国家科学院海底防御作战咨询委员会建议使用月球反射途径发射信号给潜艇船-到-岸的通讯。此系统对天文学家也很有用,因为当月球的位置不适合进行原定的无线电传送时,即可供他们研究月球之用。
       1960年1月,完整的月球反射通讯系统对外开始启用,也用来将汉考克号航空母舰的影像从华盛顿传送到檀香山。
      月球反射系统很成功,但是却很快地被美国海军人造卫星通讯系统所取代。因为使用人造的卫星,实在是要方便太多,后来利用月亮作为中继器计划搁浅了。不过随着人类对宇宙更广阔领域探测,月亮作为人类中继器计划也可能重新拾起,这个要看今后发展。
2018年12月6日于夷陵区吾同斋

     
      

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