用雷射筆能照亮月亮嗎?

雷射筆在日常生活中用途廣泛，更是許多人的童年回憶。「雷射筆，亮閃閃，按一下，照得遠……」

雷射筆可以輕鬆照亮牆壁、天花板，留下明亮的「小光斑」。但是它究竟能照多遠呢？能照到月球嗎？我們能不能用雷射把月球「照亮」呢？今天我們就一起來探究一下。

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雷射筆能照多遠？

雷射筆（Laser pointer），又稱雷射指示器，是將半導體雷射模組（雷射二極體）設計、加工、封裝製成的便攜雷射發射裝置。

大家使用雷射筆的時候一定有過這樣的經驗：照射越遠的物體，光斑的面積就越大，顏色也會越暗淡。

不難發現，雷射雖然是高度準直的光線，但依然會隨著傳播距離的增加以及空氣的散射而逐漸發散，亮度也會逐漸減弱。

我們以常用的筆形雷射筆為例，它的功率大約是5毫瓦（0.005瓦）。在距離它100米的地方，雷射光源看上去就像在0.91米外看一個100瓦的燈泡，非常刺眼。（小編友情提示：千萬千萬不要直視雷射！！！）

離遠一些，在約一萬兩千米高空中飛行的飛機上觀察它發出的光（假設沒有雲霧的幹擾），雷射筆的光點將和月亮一樣明亮。

在更遠的地方觀察，比如國際空間站，雷射筆的亮度會降到和夜空中最明亮的星星差不多。

因此，雷射筆雖然理論上可以照射到無窮遠，但實際上肉眼可見的傳播距離大概最多只有幾百公裡。

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雷射筆能照亮月球嗎？

國際空間站距離地面的平均高度345公裡，而月球距離地球約有38萬公裡。

如果用普通雷射筆照射月亮，除去大氣層的阻擋，發射出的光還是能到達月球表面的，只是這些光將散布在巨大的面積上，形成碩大而黯淡的「光斑」，無法被人眼辨識。

所以，「照亮」月球和「照到」月球，可是完全兩碼事。雷射筆可以照到月球沒問題，但留下的光斑已經幾乎無法被我們看到了。

想要照亮月球，我們的對手是太陽——一個巨大無比的熱核聚變反應爐。太陽每秒鐘將400億噸的物質轉化成能量，相當於一千萬億顆氫彈同時爆炸。

雖然月球距離太陽極為遙遠（大約是地月距離的400倍），太陽對月亮的輻射功率還是遠遠超出了我們手中的雷射筆。

根據計算，即使全世界所有人同時拿著雷射筆照向月亮，光斑亮度依然不及月光本身的億分之一。

看樣子，單靠雷射筆是無法照亮月球的。所幸，我們有許多比雷射筆強大得多的雷射發射器。

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如何用雷射照亮月球？

出於安全性考慮，民用雷射器的功率往往很低（一般不超過1瓦），而軍用雷射武器的功率則要高得多。

早在上世紀60年代，人們就已經研製出雷射制導飛彈。隨著雷射器技術的發展，雷射逐漸從「領航員」變成了武器本身。

如今，雷射武器以其靈活便攜、安全高效、造價低廉而廣受關注，被認為是未來戰場上的關鍵技術之一。

美國空軍曾經用一架裝備了「兆瓦級」化學氧碘雷射器YAL-1的747大型噴氣機成功擊落了兩枚測試用飛彈。

YAL-1的平均功率達到100kW以上，每次只能發射3-5秒，足夠對100公裡之內的任何目標造成殺傷。

如果不計造價的話，使用50億臺YAL-1同時照射月球，我們就能在幾秒鐘內讓月球達到平常的亮度，將殘月照成滿月。

可惜的是YAL-1發射的是紅外線雷射，人眼無法看到，要欣賞人造「滿月」，還要再佩戴紅外線觀察設備。

我們不妨再大膽一點。以位於日本大阪的快速點火試驗平臺（LFEX）為例，它發射的紫外雷射的功率能達到一千萬億瓦，大概是全球發電能力的一千倍。

這種裝置通常被用於核聚變等領域的實驗。如果有同樣功率的可見光雷射器，只需要一臺，我們就可以把月球照得和平時一樣亮。

可惜的是LFEX的雷射每次只能發射1皮秒（萬億分之一秒），即使我們能看到紫外線，也來不及捕捉月球被照亮的瞬間。

如果我們再次不計成本，讓全世界每個人都擁有一臺LFEX的超級雷射器，同時照向月球，會發生什麼呢？

這束光在離開地球之前會先將大氣層加熱為等離子體，隨即地表開始燃燒。

照射到月球後，月球將比平常明亮幾千倍，月球表面的巖石將在2分鐘之內被加熱到白熾狀態。

好在我們的技術無法提供如此龐大的能量，這樣的實驗只能停留在想像中。總的看來，用雷射照亮月亮依舊是一個難以實現的願望。

值得注意的是，高能雷射器雖然能量巨大，但它有著嚴格的使用規範、專業的操作人員，通常比較安全；反而是日常使用的雷射器容易引發危險。

2016年國家質檢總局經專項調查和監測發現，存在較大安全隱患的兒童類產品中，雷射筆位列第一。

手電筒式的雷射器（通常功率1瓦左右）已經可以引燃衣物、灼傷皮膚；最常見的5毫瓦雷射筆如果不慎照到眼睛，也會留下永久性的視力損害。

關於雷射筆的內容，就先和大家分享到這裡。雷射雖然好用，但安全也要常記心間。

文章部分來自：https://what-if.xkcd.com/13/

來源：數字北京科學中心

編輯：Be