Μπορείτε να αναπηδήσετε ένα λέιζερ από το φεγγάρι και να μετρήσετε το χρόνο που χρειάζεται για να επιστρέψει η Γη;

Η αναπήδηση ενός λέιζερ από το φεγγάρι και η μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται για να επιστρέψει το φως στη γη είναι ένα γνωστό πείραμα γνωστό ως σεληνιακό λέιζερ που κυμαίνεται (LLR). Αυτή η τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί εδώ και δεκαετίες για να μελετήσει την τροχιά της Σελήνης, να μετρήσει την απόσταση της από τη Γη και να κατανοήσει διάφορες ιδιότητες του συστήματος της Σελήνης-Γης. Ακολουθεί μια εξήγηση βήμα προς βήμα για το πώς λειτουργεί το LLR:

1. Ο πομπός λέιζερ:Ένας ισχυρός πομπός λέιζερ, που βρίσκεται συνήθως στη γη, χρησιμοποιείται για να εκπέμπει μικρά παλμούς υψηλής εστιασμένης φωτός λέιζερ προς το φεγγάρι. Αυτοί οι παλμοί λέιζερ φέρουν ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος, συχνά στην περιοχή εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας, που μπορεί να διαδοθεί αποτελεσματικά μέσα από την ατμόσφαιρα της Γης και να φτάσει στην επιφάνεια του φεγγαριού.

2. Σεληνιακός ανακλαστήρας:Το ίδιο το φεγγάρι δεν έχει φυσικές ανακλαστικές επιφάνειες κατάλληλες για LLR. Ως εκ τούτου, οι αστροναύτες κατά τη διάρκεια των αποστολών του Απόλλωνα έβαλαν εξειδικευμένες συστοιχίες αναστολέων στην επιφάνεια του φεγγαριού. Αυτοί οι επαναπληροφορείς είναι κατασκευασμένοι από μια σειρά από μικροσκοπικούς γωνιακούς καθρέφτες που έχουν σχεδιαστεί για να αντικατοπτρίζουν το εισερχόμενο φως λέιζερ κατευθείαν προς την πηγή του στη Γη.

3. Μεταγωγή σήματος:Όταν τα παλμούς λέιζερ από τη γη φτάνουν στους σεληνιακούς αναστολείς, οι καθρέφτες αντικατοπτρίζουν το φως πίσω προς τη Γη. Αυτό το αντανακλασμένο φως λέιζερ ταξιδεύει στην ίδια διαδρομή προς τα πίσω, καλύπτοντας την απόσταση από το φεγγάρι στη γη.

4. Υποδοχή σήματος:Στη γη, χρησιμοποιούνται εξαιρετικά ευαίσθητα τηλεσκόπια για τη συλλογή των ελαφρών σημάτων φωτός λέιζερ που έχουν αναπηδήσει από τους σεληνιακούς επαναπροσανατολιστές. Αυτά τα τηλεσκόπια είναι εξοπλισμένα με εξειδικευμένους ανιχνευτές ικανούς να μετρήσουν το εξαιρετικά αδύναμο φως που επιστρέφει από το φεγγάρι.

5. Μέτρηση χρόνου:Ο χρόνος που χρειάζεται για τους παλμούς λέιζερ να ταξιδεύουν από τη Γη στη Σελήνη και την πλάτη μετράται με ακρίβεια χρησιμοποιώντας ατομικά ρολόγια ή άλλες συσκευές χρονισμού υψηλής ακρίβειας. Με την ακριβή καταγραφή του χρόνου μεταξύ μετάδοσης και υποδοχής, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν την απόσταση από το φεγγάρι.

Με τη μέτρηση του χρόνου ταξιδιού με στρογγυλό ταξίδι των παλμών λέιζερ και λαμβάνοντας υπόψη διάφορους άλλους παράγοντες, όπως η περιστροφή της Γης, οι ατμοσφαιρικές συνθήκες και οι σχετικιστικές επιδράσεις, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν LLR για να λάβουν ακριβείς μετρήσεις της τροχιάς, της βιβλιοθήκης και άλλων χαρακτηριστικών της Σελήνης. Η LLR συνέβαλε επίσης σε σημαντικές ανακαλύψεις, συμπεριλαμβανομένων των παρατυπιών στην κίνηση του φεγγαριού και της ύπαρξης του σεληνιακού πυρήνα.