Come si risolve un mistero sulla Luna? Sparagli un laser

Annuncio

Sostenuto da

Trilobiti

I ricercatori hanno utilizzato prismi riflettenti lasciati sulla superficie lunare per decenni, ma hanno riscontrato sempre più problemi con la loro efficacia.

Di Katherine Kornei

La luna si sta allontanando. Ogni anno si allontana di circa un pollice e mezzo da noi. Tra centinaia di milioni di anni, il nostro compagno nel cielo sarà abbastanza distante da non esserci più eclissi solari totali.

Per decenni, gli scienziati hanno misurato il ritiro della Luna sparando un laser sui pannelli riflettenti la luce, noti come retroriflettori, lasciati sulla superficie lunare, e poi cronometrando il viaggio di andata e ritorno della luce. Ma i cinque retroriflettori della Luna sono vecchi e ora sono molto meno efficienti nel riflettere la luce. Per determinare se il colpevole potrebbe essere uno strato di polvere lunare, i ricercatori hanno ideato un piano audace: hanno fatto rimbalzare la luce laser su un retroriflettore molto più piccolo ma più recente montato a bordo di un veicolo spaziale della NASA che stava sfiorando la superficie lunare a migliaia di miglia all'ora. E ha funzionato.

Questi risultati sono stati pubblicati questo mese sulla rivista Earth, Planets and Space.

Di tutto ciò che l’uomo ha lasciato sulla Luna, i cinque retroriflettori, consegnati dagli astronauti dell’Apollo e da due rover robotici sovietici, sono tra i più importanti dal punto di vista scientifico. Sono simili a parametri di misurazione molto lunghi: cronometrando con precisione il tempo impiegato dalla luce laser per viaggiare verso la luna, rimbalzare su un retroriflettore e tornare sulla Terra (circa 2,5 secondi, più o meno), gli scienziati possono calcolare la distanza tra la luna e la luna. e Terra.

Schiere di prismi di vetro ad angolo cubi rendono possibile questo rimbalzo cosmico. Questi dispositivi ottici riflettono la luce in entrata esattamente da dove proviene, assicurando che i retroriflettori inviino fotoni in una rotazione stretta e ordinata.

Effettuare misurazioni ripetute nel tempo consente ai ricercatori di mettere insieme un quadro migliore dell'orbita della Luna, del suo preciso orientamento nello spazio e persino della sua struttura interna.

Ma i retroriflettori grandi quanto una valigia della Luna, consegnati dal 1969 al 1973, mostrano ora la loro età. In alcuni casi, sono solo circa un decimo dell'efficienza prevista, ha affermato Tom Murphy, un fisico dell'Università della California, a San Diego, che non è stato coinvolto nella ricerca. “I rendimenti sono gravemente depressi”.

Un ovvio colpevole è la polvere lunare che si è accumulata sui retroriflettori. La polvere può essere sollevata dai meteoriti che colpiscono la superficie lunare. Ha rivestito le tute lunari degli astronauti durante le loro visite e si prevede che rappresenterà un problema significativo se mai gli esseri umani colonizzeranno la luna.

Sebbene siano passati quasi 50 anni da quando un retroriflettore è stato posizionato sulla superficie della Luna, una navicella spaziale della NASA lanciata nel 2009 trasporta un retroriflettore grande all’incirca quanto un libro tascabile. Quella navicella spaziale, il Lunar Reconnaissance Orbiter, gira attorno alla luna una volta ogni due ore e ha trasmesso a casa milioni di immagini ad alta risoluzione della superficie lunare.

Il Lunar Reconnaissance Orbiter "fornisce un obiettivo incontaminato", ha affermato Erwan Mazarico, uno scienziato planetario del Goddard Space Flight Center della NASA che, insieme ai suoi colleghi, ha testato l'ipotesi che la polvere lunare potrebbe influenzare i retroriflettori della luna.

Ma è anche un bersaglio mobile. L'orbiter sfiora la superficie lunare a 3.600 miglia orarie "È già abbastanza difficile colpire un bersaglio fermo", ha affermato il dottor Murphy, che guida l'operazione Lunar Laser-ranging Operation dell'Osservatorio Apache Point, o APOLLO, un progetto che utilizza i retroriflettori sulla superficie lunare. superficie. "Ti forniremo un array più piccolo e lo faremo muovere su di te."

Nel 2017, il dottor Mazarico e i suoi collaboratori hanno iniziato a sparare un laser a infrarossi da una stazione vicino a Grasse, in Francia – a circa mezz’ora di macchina da Cannes – verso il retroriflettore dell’orbiter. Intorno alle 3 del mattino del 4 settembre 2018, hanno registrato il loro primo successo: il rilevamento di 25 fotoni che hanno effettuato il viaggio di andata e ritorno.

I ricercatori hanno ottenuto altri tre successi entro l’autunno del 2019. Dopo aver tenuto conto delle dimensioni più piccole del retroriflettore dell’orbiter, il dottor Mazarico e i suoi colleghi hanno scoperto che spesso restituiva i fotoni in modo più efficiente rispetto ai retroriflettori dell’Apollo.