云南天文台月球激光测距研究与实验 
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Research and Experiment of Lunar Laser Ranging in Yunnan Observatories
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室, 江苏 南京 210034
3 中山大学物理与天文学院天琴引力物理研究中心, 广东 珠海 510275
图 & 表
图 1. 1.2 m望远镜激光测月系统框图
Fig. 1. Block diagram of 1.2 m telescope based lunar laser ranging system
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图 2. 激光发射光路
Fig. 2. Optical path for laser transmitting
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图 3. 接收光路
Fig. 3. Optical path for receiving
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图 4. HQE-SPAD的量子效率
Fig. 4. Quantum efficiency of HQE-SPAD
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图 5. 激光测距控制框图
Fig. 5. Block diagram of control system for laser ranging
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图 6. LLR系统工作时序图
Fig. 6. Operational time sequences of LLR system
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图 7. 数据采集框图
Fig. 7. Block diagram of data acquisition
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图 8. Apollo 15测距残差数据
Fig. 8. Residual of Apollo 15 reflector
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图 10. 回波信号识别结果
Fig. 10. Recognition results of echo signal
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图 11. 分时段信噪比统计
Fig. 11. Time-interval SNR statistics
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图 12. 分时段回波率统计
Fig. 12. Time interval echo rate statistics
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表 1望远镜主要参数
Table1. Main parameters of telescope
| Parameter name | Value |
|---|
| Effective aperture /mm | 1060 | | Primary mirror focal length /mm | 1800 | | Secondary mirror focal length /mm | -240 | | Pointing accuracy /(″) | 1 | | Accuracy-ensured trackingspeed-azimuth /[(°)/s] | 0.004-3 | | Accuracy-ensured trackingspeed-altitude /[(°)/s] | 0.004-1 | | Max angular velocity-azimuth /[(°)/s] | 6 |
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表 2激光器主要参数
Table2. Main parameters of laser
| Parameter name | Value |
|---|
| Wavelength /nm | 532 | | Pulse energy /J | 3 | | Repetition rate /Hz | 10 | | Pulse width /ns | 10 | | Divergence angle /mrad | 0.5 | | Beam diameter /mm | 22 |
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表 3CMOS相机主要参数
Table3. Main Parameters of CMOS camera
| Parameter name | Value |
|---|
| Photosensitive area /(mm×mm) | 13.2×13.2 | | Detecting efficiency at 500-600 nm /% | >78 | | Number of pixels /(pixel×pixel) | 2048×2048 | | Dark current at -10, -20, -30 ℃ /(electrons·pixel-1·s-1) | 0.06l, 0.02,0.006 | | Exposure time /s | 0.001-10 | | Reading speed /(frame·s-1) | 30-100 |
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表 4探测器主要参数
Table4. Main parameters of detector
| Parameter name | Value |
|---|
| Photosensitive area diameter /μm | 500 | | Quantum efficiency at 532 nm /% | >60 | | Dark count at 1 kHz | 15 | | Recovery time /ns | 50 | | Time jitter /ps | 160 |
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表 5LLR实验观测数据统计
Table5. Data statistics from experimental bservation of LLR
| Date | Apollo 15 | Apollo 11 | Apollo 14 |
|---|
| 2018/1/22 | 3 | 0 | 0 | | 2018/1/23 | 3 | 2 | 1 | | 2018/1/24 | 1 | 0 | 1 | | 2018/1/26 | 3 | 1 | 2 | | 2018/1/27 | 1 | 0 | 0 | | 2018/1/28 | 1 | 0 | 0 | | 2018/2/20 | 1 | 0 | 0 | | 2018/2/21 | 2 | 0 | 0 | | 2018/2/22 | 3 | 0 | 0 | | 2018/2/23 | 1 | 0 | 0 | | 2018/2/24 | 2 | 0 | 0 | | 2018/2/25 | 1 | 0 | 1 | | 2018/3/23 | 2 | 0 | 0 | | 2018/3/24 | 2 | 0 | 1 |
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李语强, 伏红林, 李荣旺, 汤儒峰, 李祝莲, 翟东升, 张海涛, 皮晓宇, 叶贤基, 熊耀恒. 云南天文台月球激光测距研究与实验[J]. 中国激光, 2019, 46(1): 0104004. Li Yuqiang, Fu Honglin, Li Rongwang, Tang Rufeng, Li Zhulian, Zhai Dongsheng, Zhang Haitao, Pi Xiaoyu, Ye Xianji, Xiong Yaoheng. Research and Experiment of Lunar Laser Ranging in Yunnan Observatories[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(1): 0104004.
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