月球雷射測距
月球雷射測距的原理與經典的天體方位測量原理完全不同。大氣對測距的影響很小，可以根據測站的氣象資料加以修正。在地平高度10°以上，大氣改正的誤差小於1厘米,因此大氣折射不再是觀測精度的嚴重障礙。但由於回波很弱，觀測要求有很好的透明度。 月球雷射測距是在1962～1963年雷射技術問世後不久著手試驗的。最初只能接收月球天然表面漫反射的雷射回波，由於回波波形無法縮窄，加以地面儀器設備不夠完善，測距精度很低。1969年7月,美國進行第一次載人登月飛行，太空人在月面上安放了第一個後向反射器裝置。它的大小為46厘米見方,上面裝有100個熔石英材料的後向反射器，每個直徑為 3.8厘米。這種反射器實際上是一個光學的四面體稜鏡。它有一個很有用的特性：當一束光線從第四面射入，經過三個直角面依次反射後，仍從第四面射出，其方向與入射方向保持平行。在雷射測距中，這一特性能保證反射光訊號沿原發射方向返回地面測站，使回波強度大大增加。這樣，利用面積很小的反射器組合就可以使地球上收到雷射回波，而且波形不會因此變寬，因而可以達到很高的測距精度。後向反射器的套用,使月球雷射測距的精度大大提高。目前,在月球上共安放了五個後向反射器裝置，地面測距系統也日趨完善。近年來測距精度已達到8厘米左右。月球雷射測距系統中採用的雷射器大多是脈衝紅寶石雷射器,脈衝功率高達千兆瓦,脈衝寬度為2～4毫微秒。雷射束經過望遠鏡準直後的發散角僅2～4角秒，一般幾秒鐘發射一次。發射和接收可使用同一個望遠鏡，其口徑一般要大於1米。回波光訊號極其微弱,通常在接收器的陰極面上僅能產生一個光電子，所以相應地發展了一套單光電子接收技術。在最近研製的新型月球測距系統中,採用了脈寬小於1毫微秒的釔鋁石榴石雷射器。這樣，就有可能在幾年內使測距精度達到2～3厘米，相對精度為5×10-11。
地面測站與月面反射器之間的距離及其變化包含了十分豐富的信息。幾年來,套用精確的月球測距資料,已經大大改進了月球的軌道計算；研究了月球物理天平動和內部結構模型；精確測定了反射器的月面坐標，改進了地面測站的地心坐標以及地月系的質量數據；同時還檢驗了引力理論，證明了廣義相對論的正確性。今後還會運用精確的月球測距資料來研究地球自轉和極移、測量板塊運動等十分重要的課題。
