Για πρώτη φορά η NASA πέτυχε με λέιζερ έναν καθρέφτη που περιστρέφεται γύρω από τη Σελήνη

Την τελευταία δεκαετία, επιστήμονες της NASA είχαν προσπαθήσει δεκάδες φορές να στείλουν μία δέσμη λέιζερ από την Γη στη γειτονιά της Σελήνης, πασχίζοντας να πετύχουν ένα μικροσκοπικό καθρέφτη που δεν ξεπερνά σε μέγεθος ένα μικρό βιβλίο, σε απόσταση 385.000 χιλιομέτρων.

Πριν από λίγες ημέρες, στις 10 Αυγούστου, ανακοίνωσαν πως τα κατάφεραν για πρώτη φορά, αφού πέτυχαν τον μικροσκοπικό και μακρινό στόχο τους με ένα πανίσχυρο λέιζερ, λαμβάνοντας πίσω μερικά φωτόνια, σε ένα πείραμα που θα μπορούσε να εμβαθύνει σημαντικά τα πειράματα για την μελέτη της φυσικής του Διαστήματος.

Το κάτοπτρο που είχαν στοχεύσει οι επιστήμονες, βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον δορυφόρο της Γης, στο διαστημικό σκάφος Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), που από το 2009 μελετά από ψηλά την Σελήνη. Σε παλιότερες επανδρωμένες αποστολές, αστροναύτες είχαν τοποθετήσει παρόμοιους ανακλαστήρες πάνω στην επιφάνεια του φεγγαριού, και οι επιστήμονες ήθελαν να συγκρίνουν την ισχύ του σήματος που θα επέστρεφε από τον νεότερο ανακλαστήρα, για να το συγκρίνουν με το ολοένα και πιο αδύναμο σήμα που  φτάνει από τα κάτοπτρα της Σελήνης, (δυσκολεύοντάς τους να κάνουν μετρήσεις).

Οι ερευνητές χρησιμοποιούν ανακλαστήρες στο φεγγάρι από την εποχή των αποστολών Apollo. Στα πειράματά τους, στοχεύουν τα κάτοπτρα και μετρούν τον χρόνο που κάνει το φως για να επιστρέψει. Δεκαετίες μετρήσεων έχουν οδηγήσει σε πολύ σημαντικές ανακαλύψεις. Μία από αυτές ήταν πως η Γη και η Σελήνη απομακρύνονται αργά η μία από την άλλη με τον ρυθμό που μεγαλώνουν τα νύχια των ανθρώπων - περίπου 3,8 εκατοστά κάθε χρόνο. Αυτό το διαρκώς μεγαλύτερο κενό, είναι το αποτέλεσμα των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων των δύο σωμάτων.

Αν όμως η επιστήμονες θέλουν να συνεχίσουν να χρησιμοποιούν τα πάνελ πάνω στην Σελήνη, θα πρέπει να εξακριβώσουν γιατί κάποια επιστρέφουν μόλις το ένα δέκατο της αναμενόμενης ισχύος του σήματος.

Οι μαγνητικές μετρήσεις από σεληνιακά δείγματα που έφεραν πίσω στη Γη οι αστροναύτες του Apollo, αποκάλυψαν κάτι που κανείς δεν περίμενε δεδομένου του μεγέθους του φεγγαριού: ο δορυφόρος της Γης είχε μαγνητικό πεδίου πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Οι επιστήμονες προσπαθούν να ανακαλύψουν τι ενεργοποίησε αυτό το πεδίο στο εσωτερικό της Σελήνης.

Πειράματα με λέιζερ θα μπορούσαν να αποκαλύψουν αν υπάρχει κάποιο στερεό υλικό μέσα στον πυρήνα του Φεγγαριού. Για να μάθουν περισσότερα, οι επιστήμονες πρέπει να γνωρίζουν την απόσταση μεταξύ των γήινων βάσεων και των σεληνιακών κατόπτρων, με μεγαλύτερο βαθμό ακρίβειας από την σημερινή απόκλιση μερικών χιλιοστών.

Ένας από τους τρόπους αυτούς είναι να στείλουν περισσότερα φωτόνια στο Φεγγάρι, υπολογίζοντας πόσα χάθηκαν κατά την επιστροφή. Συνολικά υπάρχουν πέντε ανακλαστικά πάνελ στη Σελήνη - δύο από αυτά από την πρώτη επανδρωμένη αποστολή του 1969. Κάποιοι ερευνητές θεωρούν ότι οι επιστροφές έχουν μειωθεί εξαιτίας της σκόνης που έχει επικαθίσει σε αυτούς με το πέρασμα του χρόνου - πιθανότατα μετά την πτώση μικρομετεωριτών.

Με αυτή την μέτρηση, που έλαβαν, είναι πιο κοντά στο να διαλευκάνουν το μυστήριο και να κάνουν πιο λεπτομερείς υπολογισμούς.

Κατά μέσο όρο, το φως χρειάζεται περίπου 2,5 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψει και να επιστρέψει στη Σελήνη. Από τις μετρήσεις μπορούν να υπολογίσουν την απόσταση Γης- Σελήνης με απόκλιση μερικών χιλιοστών - όσο είναι και το πάχος της φλούδας ενός πορτοκαλιού. Για το επόμενο βήμα όμως, χρειάζονται ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια.

Από την Γη, ξεκινά μία δέσμη πλάτους περίπου τριών μέτρων που «ανοίγει» σε περίπου δύο χιλιόμετρα όταν φτάνει στο φεγγάρι - και ακόμα περισσότερο όταν επιστρέφει. Αυτό σημαίνει πως υπάρχει περίπου μία πιθανότητα στα 25 εκατομμύρια ένα φωτόνιο από τη Γη να χτυπήσει κάποιο κάτοπτρο που είχε τοποθετηθεί στο Φεγγάρι κατά την αποστολή του Apollo 11. Όσο και να κερδίσει κάποιος τη λοταρία δηλαδή. Για όσα φωτόνια φτάνουν τελικά στο φεγγάρι, η πιθανότητα να επιστρέψουν στη Γη είναι ακόμα μικρότερη - μόλις μία στα 250 εκατομμύρια.

Από το LRO οι πιθανότητες ήταν ακόμα πιο μικρές αλλά το τηλεσκόπιο Grasse κατάφερε να συλλέξει 200 φωτόνια, από τους δεκάδες χιλιάδες παλμούς που είχε στείλει στο LRO μεταξύ του 2018 και 2019.

Φωτογραφία από τις εγκαταστάσεις με τον εξοπλισμό λέιζερ στο Γεωφυσικό και Αστρονομικό παρατηρητήριο Goddard στο Γκρίνμπλετ.

Ανακλαστικό πάνελ που εγκατέστησαν στην επιφάνεια της Σελήνης οι αστροναύτες της αποστολής Apollo 14 το 1971.

Ο αστροναύτης Edwin E. Aldrin Jr., πιλότος του σεληνιακού σκάφους αναπτύσσει δύο από τα πρώτα εξαρτήματα του ερευνητικού εξοπλισμού στο φεγγάρι κατά την διάρκεια της αποστολής Apollo 11 το 1969. Στο αριστερό του χέρι κρατά τον εξοπλισμό για ένα πείραμα για τη σεισμική δραστηριότητα και στο δεξί χέρι ένα ανακλαστικό πάνελ. Την φωτογραφία είχε φυσικά τραβήξει ο Νηλ Άρμοστρονγκ.

Πηγή: Lifo / Με πληροφορίες από τη NASA