与登月有关的论文
1971年，阿波罗14和阿波罗15也在月球表面安装了这种特殊的反射器。另一面法国制造的镜子安装在1973年登陆月球的前苏联月球车Lunokhod 2上。在1970之前，前苏联的月球17任务也安装了反射器。也就是说，在月球上，人类留下了五面镜子。
这是一个关键设备，使科学家能够以前所未有的精度测量我们的星球和它的卫星之间的距离。这个实验不仅对检验广义相对论和了解月球绕自身轴自转时的细微摆动非常重要，而且相对于整个任务的巨大复杂性，其操作和运算原理也非常简单实用。
1963年，詹姆斯·费勒加入了美国国家标准局和科罗拉多大学博尔德分校联合建立的天体物理实验室。作为普林斯顿大学的研究生，他在20世纪50年代末写了一篇题为“计划中的登月舱:月球上的角反射器”的论文。他设想在月球上部署一个重量只有2到3磅的耐用反射器，从地球上发射一束光对准反射器。该仪器将探测到激光并将其反射回地球。论文中写道，通过计算光从地球传播到月球再返回地球所需的时间，可以精确测量地球和月球之间的距离。
不到十年后，全世界都会知道FALLER当初的想法是多么有见地，多么有预见性。他和他的同事建立了一个月球测距小组，探索在月球上安装反射器的可行性。没有人能保证这个实验真的行得通，其他团队也在竞争，希望能被选中参加阿波罗历史性的太空航行。
一个有角的立方体反射器理论上是可以工作的，但是它总是需要精确地指向入射光的原点，这样光束才能直接反射回光源进行精确计时。然而，由于月球绕着自己的轴和地球旋转，这种完美的对齐只会在极少数情况下发生。即使在这种情况下，轻微的指向误差也会导致光线返回到不同的位置。FALLER设计的镜子将由三面镜子组成，它们精确地相互成直角设置，就像纸箱的内角一样。这种设计迫使入射光从三个表面反弹，光学定律确保它总是直接反弹回光源。最终，法勒的设计入选了美国国家航空航天局的最终方案。
它的工作原理是一个天文台。通常德克萨斯州的麦克唐纳天文台会向月球发射激光束。尽管有一些色散，激光束在很长一段距离内仍保持紧密聚焦。当光束从镜子反射回地球时，它的直径已经膨胀到20公里，这种光束的色散使得观察反射更加困难。目前，位于新墨西哥州阿拉莫多东南10英里的阿帕奇角天文台的阿波罗月球激光测距操作每小时测量5个回射器阵列，平均每月6次。
反射器本身不需要任何动力支持，这也是它在月球上其他仪器停止工作几十年后仍在工作的原因。根据美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)的说法，该仪器包括65，438+000个立方体棱镜(也称为熔融石英半立方体)，它们被放置在一个46平方厘米的正方形铝板上。由于这些立方角的形状，任何射向它们的激光束都会直接将光反射回来。多年来，由于更好的激光和计算设备的应用，对地球和月球之间距离的测量变得更加精确。
一旦激光束击中反射器，天文台的科学家将使用灵敏的过滤和放大设备来检测任何返回信号。反射光太弱，人眼看不到，但在良好的条件下，每隔几秒钟就会接收到一个光子，这是光的基本粒子。
为了接收到这种微弱的信号，需要观察几个小时以上。通过平均这些信号，研究人员可以计算出月球的距离，精确度小于2厘米。考虑到地球到月球的平均距离为384400公里，约为地球直径的30倍。地球和月球之间的距离如此之远，以至于阿波罗宇航员花了三天才到达那里，所以误差幅度相当小。
研究人员通过向月球反射器发送激光收集了50年的数据，物理学家现在确定月球正以每年3.8厘米的速度螺旋远离地球。当阿姆斯特朗和奥尔德林在月球上放置第一组反射器时，他们也成为了第一批在月球表面工作的勘测者。
虽然该实验因其对月球的距离测量而闻名，但研究人员也可以利用这些数据来证明月球有流体核心。激光的往返时间为支持爱因斯坦的广义相对论提供了证据。该理论认为，在某种程度上，真空中的光速与任何观察者的运动无关。据美国国家航空航天局说，实验还表明，艾萨克·牛顿的引力常数是极其恒定的，它的变化不到1969到2004年的一部分。