Retroreflektoren Mond, Mindestmittel?

Hallo Herr Stick,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Stick</i>
<br />Von der Detektierbarkeit abgesehen spielt die Zeit keinerlei Rolle.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Was willst Du uns damit sagen? Willst Du sagen, dass für das Experiment die Strahlungsintensität keine Rolle spielt solange man nur gleich viele Photonen auf die Reise schickt?
Gruß,
Roland

Hi Stephan,

Nee, nee. Wo hab ich was von 90ps in meinem Post geschrieben? Die Sache geht ganz anders. Sagen wir mal ich will mit Amaterumitteln die Mondreflektoren beobachten. Dann sende ich keinen riesigen Puls sondern ein langes pseudorandom moduliertes Signal (bitseuqenz)

Sagen wir mal fuer den Hobbyfall reicht mir eine Entfernungsgenauigkeit von 30m. Dann brauche ich eine Zeitaufloesung von 100ns, oder eine Frequenz von 10MHz. Ich mache also einen 10^7bit langen pseudeorandomcode (der tuckert eine sekunde). Jetzt waere es witzig bei Ebay nach Lasermodulen zu schauen, so im 1W Bereich, IR damit nienamd das Ding sieht und an Flugzeugterroristen denkt, und hoffentlich mit 10MHz modulierbar. (das wird tricky).

Das Laserlicht wird zum Mond geschossen. Am besten auf eine Stelle, wo der reflektor steht, wenn der gerade im Schatten ist. (Mondsichel). Dann ein Aperturfenster bei der Rueckkehr der Photonen von vielleicht ein paar Bogensek Durchmesser.

Im Empfaenger habe ich einen PM der zeitaufgeloeset (10MHz plus Samplekriterium) Photoncounting macht. Unter Milliarden Bloedsinnphotonen ist vielleicht eins von mir dabei. Aber ich kenne die Zufallsfolge und kann die in einem Korrelator in Echtzeit aufintegrieren. Das sollte mit public domain Code in einem FPGA gehen. Ich gucke mit den Plot der Returnzeit-Achse im Korrelator an und warte, wo der Peak waechst.

Dann habe ich die Laufzeit und damit die Entfernung von meinem Balkon zum Mond. Schnuffig!

Clear Skies,
Gert

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: stefan-h</i>
<br />Hi Gert,

überleg mal- eine Pulslänge von 90 Picosekunden enstpricht einer Frequenz von 11,1 GHz- mit welcher Frequenz sollte dieser kurze Impuls denn noch moduliert werden?

Wobei die "Modulation" ja sozusagen in den 10 Pulsen/s steckt. Die Jungs schicken im Verlauf von 15min ca. 10000 Pulse Richtung Mond. Jeder Puls besteht aus etwa 10^18 Photonen- und von diesen vielen Photonen können sie im Mittel <b>kein einziges</b> reflektiertes Photon messen. Aber ab und an ist dann doch was messbares dabei- seit 1969 wurden lt. der gelinkten Seite erst rund 10 300 erfolgreiche Messungen geschafft.

Gruß
Stefan
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hi Gert,

du machst den gleichen Denkfehler wie Stick- es hülft nüscht, wenn du 10min lang mit 1W oder mit 10W oder von mir aus mit 100W Laserleitung Richtung Mond leuchtest. Du musst genug Licht losschicken, um trotz Verlust auf dem Weg hin und zurück noch genug Signal über dem störenden Licht des hellen Mondes erfassen zu können. <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zum benötigten Laser- lt. Wiki sind die Pulse 90ps lang bei einer Puslenergie von 100mJ- das ergibt umgerechnet auf Wattsekunden den schlappen Wert von 1111000000 Ws oder ca. 308kWh. Ein Laserpointer tut es also nicht mehr so ganz<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Falls ich mich nicht verrechnet habe sollten die Zahlen doch das Problem erklären. Du brauchst einen Laser im Höchstenergiebereich, der hell genug ist, um reflektiertes Licht wieder erfassen zu können.

Und falls tatsächlich von deinem modulierten Signal mit dem schwächeren Laser mal ein Photon zurückkommt- was hilft dann das vorher modulieren des abgeschickten Lichts? Wenn nur ein einzelnes Photon wieder zurückkommt? Die restlichen Photonen mit der Modulation fehlen- also kannst du das einzelne auch nicht zuordnen.

Wäre so, wie wenn man dir einen einzelnen kurzen Ton vorspielt- und du sollst daraus die Symphonie erkennen. [:D]

Gruß
Stefan

Hallo miteinander,
so wie ich das verstehe muß ich dem Stefan recht geben. Den kurzen Puls hat man dazu genutzt um eine möglichst hohe Stehlungsleistung zu haben, damit überhaupt noch etwas messbares zurückkommt.
Wenn es so einen starken Laser gäbe, dann könnt man auch beliebig lange auf den Mond strahlen und dann meinetwegen etwas daraufmodulieren. Wenn aber nichts messbares zurückkommt, dann bringt einem der modulierte Strahl nichts.

Die Mondentfernung hat man auch schon ohne Laser ermittelt. Ich hab jetzt nicht alles herausgesucht.
http://www.didaktik.physik.uni…dentfernungmitLoesung.pdf
http://www.physikdidaktik.uni-…ung_expertengruppe_ae.pdf

http://www.zum.de/Faecher/A/BW/lpe3/mondentfernung.htm

Es gibt also andere Mögichkeiten die Mondentfernung zu bestimmen.
Viele Grüße,
Roland

Hi Stephan,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: stefan-h</i>
<br />Hi Gert,
...
Wäre so, wie wenn man dir einen einzelnen kurzen Ton vorspielt- und du sollst daraus die Symphonie erkennen. [:D]
...
Gruß
Stefan
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das ist ja gerade der Trick. Spiele irgendeinen Ton (zum richtigen Moment, den ich kenne) vor. Mach das 10^6 mal und ich kann Dir jede Sinphonie identifizieren. Aber es geht ja nichtmal um das identifizieren. Ich weiss ja welche Sinfonie ich hinschicke, mich interessiert nur wann sie zurueckkommt.

Schau Dir mal das Paper ueber Korrelationsfunktion bei GPS an.
http://www.artechhouse.com/upl…pters/kaplan_894_CH05.pdf

Die Kenntnis der Pseudozufallsfolge erlaubt es Dir ein Signal aus irrem Rauschen noch herauszuziehen und (Sinn bei GPS) auf der Zeitachse (zwecks Triangulation) zu plazieren. GPS braucht ja auch eine Menge signalzyklen bis das klappt Mein Handy GPS brauch so ca 1/2min und das Signal ist bei 1.2GHz. Da geht es ja bei der Triangulation auch nicht um einen Puls.

Clear Skies,
Gert

PS. Bei Ebay habe ich bisher nur 1W Laser mit 30KHz Modulator gefunden. Schade. Wenigstens 1MHz waere schick. Das gibt die Mondentfernung auf 3km.

Hallo Gert,

<font size="4"><b><font color="orange">´</font id="orange"></b></font id="size4">

Welchen deiner im letzten Post geschriebenen Sätze habe ich hier wiederholt? Für einen ganzen Buchstaben hat die Reflektion leider nicht gereicht. [:D]

<b><font color="orange">e</font id="orange"></b>

Oh, bei einem zweiten Versuch gelang es doch tatsächlich etwas mehr von dem Satz = moduliertes Signal zurückzuschicken- aber jetzt musst du den Satz doch sicher erkennen... Wobei du berücksichtigen musst- durch kleine Laufzeitunterschiede ist der exakte Zeitpunkt (Stelle im Text) auch nicht sicher festzulegen. [}:)] <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Spiele irgendeinen Ton (zum richtigen Moment, den ich kenne) vor. Mach das 10^6 mal und ich kann Dir jede Sinphonie identifizieren<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Gert, bei der Trefferquote von "im Normalfall kein Photon detektierbar" bei einem abgeschickten Paket von 10^18 Photonen wirst du bei dem Vergleich mit dem vorgespielten Ton selbigen nicht zu einem bestimmten Moment hören. Und auch nicht 10^6 mal wiederholt bekommen. Du hörst den Ton einmal, beim nächsten Versuch einen anderen oder den gleichen erneut, aber du weißt dabei nie, an welcher Stelle der Melodie dieser Ton sitzt.

Gruß
Stefan

Hi Stefan,

Die genaue Frage, wieviel Signal und Integrationszeit man benoetigt ist interessant. Das soll mal jemand der Experten mit Matlab hier durchspielen. Damit wird im Signalverarbeitungsereich ja viel gemacht. Ich hab leider keine Lizenz / Training dafuer kann aber jemandem gerne die Links aus dem GPS Bereich schicken. Bin auf das Ergebnis gespannt.

Clear Noise,
Gert

Hallo,

geht es jetzt darum die "Spiegel" auf dem Mond nachzuweisen oder die Entfernung zu Messen?

Die Amateurfunker haben da schon Möglichkeiten.
Ggf. interessant:
http://www.vk3um.com/eme%20calculator.html
und die Betriebsart WSJT siehe Punkt 2.2
https://de.wikipedia.org/wiki/…e-Mond-Erde_und_Kurzwelle

Hallo Gert,

die Ausrede "Ich hab leider keine [Matlab] Lizenz" kann ich nicht gelten lassen. Immerhin gibt es mehrere freie Alternativen, mit der gleichen Zielsetzung wie Matlab und vergleichbarem Funktionsumfang:

GNU Octave kann vom Syntax her als Matlab Klon bezeichnet werden:
http://www.gnu.org/software/octave/

Scilab ist Matlab sehr ähnlich, allerdings gibt es kleine syntaktische Unterschiede. Mit Xcos gibt es eine Simulinkartige grafische Programmieroberfläche:
http://www.scilab.org/

Für Pythonprogrammierer, die numerische Probleme lösen, aber nicht auf die Matlab Sprache umschulen wollen gibt es Numpy + SciPy + Matplotlib.

Viele Grüße,
Roland

Hallo Gert,
die Frage ist auch wie weit man bei einzelnen Photonen noch von einer Welle mit modulierter Frequenz reden kann bzw. wie stark die Intensität sein muss, um da noch etwas empfangen zu können...
Wenn alle 5-10 Minuten ein Photon von der Reflexion empfangen wird und derweil 10^12 andere Photonen, dann wird das ganze beliebig schwierig ... Das kann man vermutlich nicht mit Matlab simulieren, da man auch gar nicht den Empfänger kennt wie weit der empfindlich ist usw.
Mein Vorschlag ist, dass diejenigen es ausprobieren, die denken, dass es machbar sein sollte und uns dann berichten.
Servus,
Roland

Hallo Stick.
Ich habe in einer DoKu bei Ntv, N24, oder phoenix so etwas schon mal gesehen. Ich glaube, es ist die letzte Abteilung der Mondlandung, die noch arbeitet. Die senden einen starken Laser auf diese Reflektoren, und können so im Nanobereich die Entfernung zum Mond ermitteln. Haben diese Sender nicht Videotheken? Vielleicht hat die NASA auch zu diesem Bereich, noch Infomaterial auf ihren verschiedenen homepages? Selbst diese Spezialisten, hatten im Bericht immer etwas Schwierigkeiten, die Reflies zu treffen.
Ob Dir meine Antwort jetzt wirklich etwas geholfen hat??
Trotzdem schönes Wochenende, und allseits k.H., Gruss Alexander ;o)

Hm...
War ja lange nicht hier und hab bissle was verpasst. Die 100mJ ps-Laser werden ja verwendet, um eine hohe Messgenaugikeit zu erzielen. Wenn da nun 0,7 Photonen ankommen, ist das zwar verdammt wenig, aber wenn man nun (das wie lassen wir mal beiseite) einen längerpulsigen Laser mit sagen wir 10 J daher nimmt, kommen schon 70 Photonen zurück bei gleicher Optik. Wenn dessen Puls nun 1 us lang ist, ist das immer noch kurz genug, um als Puls erkannt zu werden. (mit monochromatischem Filter vermutlich)

Ein Blitzlampengepumpter YAG Laser mit Q-Schalter könnte sowas doch bringen, oder? Die Wellenlänge ist auch noch handhabbar und YAG Kristalle bekommt man durchaus in der passenden Größe. Wenn man den Wirkungsgrad zu 1% ansetzt, muß man also etwa 1kJ in der Blitzlampe umsetzen - auch nicht unmöglich. Ein paar Euronen muss man aber dennoch in die Hand nehmen.

Also - es sollte möglich sein, den Fokus mit einem Laserpointer vorab einzustellen. Da das Laserlicht mehr oder weniger parallel austritt, ist eine Ähnlichkeit zumindest gegeben. Dann wäre ein OAZ mit definierter Verstellbarkeit gut, denn man kann den Foukusunterschied zwischen 100m Entfernung und unendlich gut ausrechnen. Fokus also auf 100m einstellen und dann wie folgt nachstellen:

delta(F)=f*(1-(100/(f+100)), also bei 1000mm Brennweite 9,901mm

Alles kein Hexenwerk.

Hallo miteinander,
ich denke immer noch, dass es nichts für den Hobbybereich ist und man da auch keine falschen Hoffnungen machen sollte. Selbst wenn es mit einem starken Laserblitz gehen sollte, ist die Frage, wie es mit Sicherheit, Gefahren, Richtlinien usw. ausschaut und alles das um vielleicht eine der vielen tausenden interessanten möglichen Messungen möglicherweise nachzuvollziehen. Die meisten anderen Messungen sind deutlich kostengünstiger, ähnlich interessant und im Gegensatz zum Laserexperiment vollkommen harmlos. Und wenn etwas schiefläuft, na ja, es müessts es selber wissen ...
Viele Grüße,
Roland

Hallo Stick,
ich verabschiede mich aus dem Thread. Ich habe meine Meinung dazu geäußert.
Gruß,
Roland

Hi Ullrich,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Ullrich</i>
<br />Hm...
War ja lange nicht hier und hab bissle was verpasst. Die 100mJ ps-Laser werden ja verwendet, um eine hohe Messgenaugikeit zu erzielen. Wenn da nun 0,7 Photonen ankommen, ist das zwar verdammt wenig, aber wenn man nun (das wie lassen wir mal beiseite) einen längerpulsigen Laser mit sagen wir 10 J daher nimmt, kommen schon 70 Photonen zurück bei gleicher Optik. Wenn dessen Puls nun 1 us lang ist, ist das immer noch kurz genug, um als Puls erkannt zu werden. (mit monochromatischem Filter vermutlich)

Ein Blitzlampengepumpter YAG Laser mit Q-Schalter könnte sowas doch bringen, oder? Die Wellenlänge ist auch noch handhabbar und YAG Kristalle bekommt man durchaus in der passenden Größe. Wenn man den Wirkungsgrad zu 1% ansetzt, muß man also etwa 1kJ in der Blitzlampe umsetzen - auch nicht unmöglich. Ein paar Euronen muss man aber dennoch in die Hand nehmen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Laser mit 10 J- auf welche Zeit gedacht? Auf die Zeit von 1µs? Bei 10 J in 1µs wäre das hochgerechnet eine Leistung von 2,7kWh. Fehlt noch was zu den unten gerechneten ca. 9kWh.

10 J als Dauerleistung gerechnet und mit dem Laser dann nur 1µs lang pulsen- das ist dagegen mehr als deutlich zu wenig. Da käme pro Puls ja nur 1µJ raus. Auf der Seite hier- http://www.eso.org/public//out…nts/middle/skills206.html zu lesen: Impulslänge 130ps, Pulsenergie dabei 0,25 J- Returned energy: 7 * 10-20 J i.e. 1 photon for 50 shootings

Hochgerechnet auf die von dir angenommen längere Zeit von 1µs müsste der Laser dann schon 32,5 J Impulsenergie abfeuern. Das sind umgerechnt <b>9,027kWh</b> [:)] Denn einfach nur mit weniger Leistung länger leuchten hilft ja nichts, dann schubst du zwar mehr Photonen rauf, aber eben auch verteilt über eine längere Zeit.

Vergleichendes Beispiel: Nimm 100kg Schwazrpulver und bau dir daraus einen richtig dicken Böller- den Knall kannst du dann in Entfernung x mit hochempfindlichen Richtmikrofonen gerade noch so aus den Umgebungsgeräuschen rausfiltern und anmessen.

Wirst du noch was empfangen, wenn du 1oo kg Schwarzpulver in Form von kleinen Knallfröschen a´1kg über die 100 mal längere Zeit abbremmst?

Zum Laser bei dem APOLLO-Programm- der war ja noch schwächer als die heute genutzten und der Laser wurde wassergekühlt, Abzuführenden Wärme dabei ca. 1,3kW.

– 10 – Punkt 3.1. Laser and Laser Power Monitor (klick mich)

Hi Stick, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Da gibt's nur drei Dinge, die man einhalten muß: Lehrgang zum Laserschutzbeauftragten mitmachen, den Laser mit durchdachtem Ablaufprotokoll wie eine Kreissäge behandeln und sich mit dem Flugverkehr absprechen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Na ja, Laserschutzbeauftrager ist da obligatorisch. Das wird das kleinste Problem sein. Einen Hochleistungslaser im Freien betreiben, da musst du unzählige Auflagen zur Erlaubnis des Betriebs einhalten und nach oben leuchten wird ohne Freigabe der Flugsicherung oder der dafür zuständigen Behörden kaum umsetzbar sein. [:)]

Dazu kommt- du musst den Reflektor auf dem Mond ja auch erst mal treffen. Dazu musst du genau wissen wo diese stehen, Anhaltspunkte (Mondkrater, Rillen usw.) helfen da offenbar nicht viel weiter, jedenfalls fand ich diese Aussage in einem der Links. Die Landestellen sind zwar bekannt, aber mit einfachen Teleskopen geht es danach nicht so nach dem Motto- klein wenig links und ein bisserl unterhalb von dem Kraterchen steht der Reflektor.

Link zu dem erwähnten Problem mit dem Auffinden-

http://www.fesg.bv.tum.de/91872--~fesg~forschung~llr.html

Gruß Stefan

Moin,
nach dieser Quelle hier http://www.fesg.bv.tum.de/91872--~fesg~forschung~llr.html werden 10 Pulse je Sekunde abgeschickt. Die Pulsdauer liegt bei 150 - 200 Picosekunden (1,5 E-14 s). Bis das erste Pulsecho zurückkommt, sind also 25 Pulse unterwegs. Den Empfänger muss man entsprechend im Pulstakt 'abschirmen', damit die empfindliche Empfangsverarbeitung nicht vom eigenen Sender überlastet wird. In dieser 'Abschirmungsphase' ist der Empfänger quasi blind.

Nebenbei ... wenn man eh takten muss ... dann reicht ein Teleskop mit einer Art Klappspiegel zum Einkoppeln und Abstrahlen des Lasersignals. Damit die Laufzeit möglichst genau gemessen werden kann, zapft man die Sendepulse zusätzlich an, lässt sie im Labor über eine bekannte Teststrecke laufen und ebenfalls vom Teleskop empfangen. Auf diese Weise werden alle Kabellaufzeiten, Ansprechzeiten etc. im Sender und Empfänger kompensiert.

(==&gt;)Stick,
die Betriebserlaubnis für ein Laser ist dabei wohl das geringste Problem. Aufgrund der Besonderheiten hat der eigene Empfänger vermutlich die meisten Probleme, wenn die Außenhaut eines Fliegers den Puls viel zu stark zurückwirft. Das Ganze ist und bleibt im Grunde ein RADAR.
Man baut sowas sicher nicht mobil auf 'ner Wiese hinterm Hausberg mal eben auf und wohl auch nicht in der Nähe von Hauptflugschneisen. So ein empfindlicher Empfänger ist sicher nicht begeistert, wenn er die Abwärme eines Jetstrahltriebswerks im IR-Spektrum als Störung sehen würde.

Gruß

****

PS: Ich erinnere mich noch an den 17.04.2010 (in Erinnerung an die Apollo 13 Mission), dem sogenannten zweiten Moon-Bounce-Day, als Funkamateure auf dem AFT (Aschberg Teleskoptreffen) das Signal-Echo, welches von dem Radioteleskop in Arecibo Richtung Mond gesendet wurde, empfingen.

Hi Stick, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das Pulsen geschieht der Genauigkeit wegen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Wirklich nur wegen der Genauigkeit? Du hast noch immer nicht darüber nachgedacht, welche Leistungen da umgesetzt werden. Ich hatte in meiner letzten Antwort doch geschrieben- <b>der Laser wurde wassergekühlt, Abzuführenden Wärme dabei ca. 1,3kW.</b>- und das bei 90ps langen Pulsen.

Bei diesen kurzen Pulszeiten fallen also bereits 1,3kW Abwärme an- und diese Wärme muss aus dem Laser erst mal rausgenommen werden. Längere Pulse bedeuten auch entsprechend höhere Abwärme. Und ebenso muss natürlich der Laser auch vor dem nächsten Puls wieder auf ein hohes Leistungsniveau gepumpt werden, geht auch nicht unbegrenzt.

Die Pulse dürften also sehr wohl nicht allein wegen der Genauigkeit so kurz ausfallen. Klar, deutlich länger macht irgendwann keinen Sinn. <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Falls Empfänger, Laser und der Rest es erlauben, dann bretztele ich zwischen einer Hundertstelsekunde und einer Zehntel, da Genauigkeit nicht der Fokus ist.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Nochmals die Frage- mit welcher Leistung willst du diese längeren Zeit <b>brezeln</b>? Stundenlang mit einem 10W Laser? Das Licht kommt da oen nicht mehr an, Reflektion von Nichts ist immer noch Nichts. Oder einem 100W Laser? Die Laser mit den kurzen Pulse arbeiten mindestens im kW-Bereich um dann ab und zu mal wenigstens 1 Photon wieder empfangen zu können. [}:)]

Ich mach es mal Roland [xx(]

Gruß
Stefan