Это не фантастика и не шутка — ученые действительно «трогают» Луну лучом лазера, но исключительно в научных целях. Эта технология позволяет нам делать гораздо больше, чем просто летать к нашему спутнику.
Суперспособность, ставшая реальностью
Кто не мечтал о суперсиле, которая упростила бы жизнь? Например, возможность измерить расстояние до объекта, просто посмотрев на него, или «пощупать» что-то на горизонте, не сходя с места. Звучит заманчиво? Современная наука сделала нечто подобное реальностью.
От военных идей к лазерному лучу
Идея использовать свет для «ощупывания» окружающего мира зародилась в военной сфере. Изначально для подобных задач использовали радиоволны, но они хорошо «видят» лишь крупные металлические объекты. Ученые задумались: а что если сделать то же самое со светом? Однако до изобретения лазеров световое зондирование (известное сегодня как LiDAR) было непрактичным. Сам термин «лидар» появился в 1953 году в статье о метеорологических приборах, за семь лет до создания первого рабочего лазера.
Как работает лидар: физика в действии
Принцип работы лидара интуитивно понятен. Система состоит из передатчика, который посылает световой импульс («взгляд»), и приемника, который улавливает отраженный сигнал. Дополнительное оборудование помогает модифицировать и анализировать этот сигнал. Далее в дело вступают школьные знания физики: расстояние = (скорость света × время задержки сигнала) / 2. Хотите измерить расстояние до объекта? Засеките время, за которое луч долетит до цели и вернется обратно. Нужно определить высоту облаков? Проанализируйте световой столб под углом.
Обратите внимание: Сколько нужно было работать обычному советскому человеку, чтобы купить телевизор.
Даже состав среды, через которую проходит свет, можно изучить, наблюдая за изменениями в принятом сигнале.Лазер: решение главной проблемы
Обычный свет, как у фонарика, имеет серьезные ограничения — он быстро рассеивается и слабеет на расстоянии. Для эффективной работы на больших дистанциях нужен мощный, сфокусированный и когерентный луч. Проблему решило изобретение лазера в 1960 году, которое позволило посылать интенсивные световые импульсы на огромные расстояния.
От танков до космоса
В 1963 году в США появился первый лазерный дальномер XM-23 с дальностью почти 10 км. Хотя он создавался для военных целей (установки на танки), его потенциал быстро оценили ученые. Технологию начали использовать для изучения атмосферы, как и предполагалось в самой первой статье о лидаре. Затем началась космическая гонка. Миссии «Аполлон» доставили на Луну специальные уголковые отражатели — устройства, которые отражают падающий на них лазерный луч строго в обратном направлении. СССР не остался в стороне, устанавливая подобные отражатели на луноходах и спутниках.
Лидар сегодня: от метеорологии до кармана
Со временем технология LiDAR разветвилась на множество узких специализаций, а сам термин стал нарицательным после включения в словарь Merriam-Webster в 1985 году. Сегодня лидары используются повсеместно:
- В метеорологии: для измерения высоты облаков и прозрачности атмосферы.
- В геодезии, топографии и архитектуре: для создания точных 3D-карт местности и объектов.
- В беспилотном транспорте и системах машинного зрения: для навигации и распознавания окружения.
- В быту: датчики лидара помогают роботам-пылесосам ориентироваться в квартире, а с 2020 года эта технология встроена в камеры флагманских iPhone, позволяя создавать эффекты дополненной реальности и сканировать пространство.
Таким образом, простая и элегантная идея «прикоснуться светом» к далеким объектам породила одну из ключевых технологий нашего времени, которая проникла и в высокую науку, и в повседневную жизнь.
Автор - Егор Таборских
Эта статья написана для публичной страницы Catsaience. У нас также есть тележка
Подпишитесь, чтобы быть в курсе новых публикаций!
[Мой] Кошачья наука Популярная наука Исследования Физика LiDAR Длинный пост 1Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Зачем стрелять лазером в Луну? Чтобы ее потрогать!.