RW Space

Когда в 2009 году на орбиту Луны прибыл лунный орбитальный аппарат (LRO) НАСА, ученые немедленно начали «стрелять» по нему лазерами.

В частности, они стреляли лазерами в небольшую матрицу отражателей размером примерно с книгу, пытаясь отразить свет обратно на Землю. И спустя почти 10 лет это удалось.

Это первый случай, когда фотоны были успешно отражены обратно на Землю с лунного орбитального аппарата.

В рамках программы «Аполлон» астронавты посещали Луну с 1969 по 1972 год. Они оставили (среди прочего) оборудование для постоянного мониторинга, такое как сейсмометры и три лазерных отражателя. Советская космическая программа также установила рефлекторы на роботизированных луноходах.

Почему лазерные отражатели? Что ж, если вы направите действительно мощный лазерный луч на Луну и определите, сколько времени ему потребуется, чтобы вернуться назад, вы можете действительно точно измерить расстояние между двумя точками на основе скорости света. Таким образом, мы можем определить расстояние до Луны с точностью до миллиметра.

Со временем эти измерения могут нарисовать картину того, как движется Луна. Вот откуда мы знаем, что у Луны жидкое ядро, исходя из того, как она вращается; и, если в этом жидком ядре есть твердый материал, это, в свою очередь, может рассказать нам, как Луна когда-то запустила свое магнитное поле.

Благодаря таким точным измерениям мы также знаем, что Луна медленно удаляется от Земли со скоростью примерно 3,8 сантиметра в год. Измерения расстояния могут многое сказать нам, если мы будем терпеливы.

«Теперь, когда мы собираем данные за последние 50 лет, мы можем увидеть тенденции, которые в противном случае остались незамеченными», — сказал планетолог Эрван Мазарико из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Наука о лазерной локации — это долгая игра».

Но есть проблема. Со временем количество света, возвращаемого этими лунными отражателями, уменьшилось до 10 процентов от должного. И непонятно почему.

Итак, здесь на помощь приходит LRO. Если мы можем принимать сигналы, отраженные от его рефлектора, ученые могут сравнивать результаты от поверхностных рефлекторов.

С помощью моделирования это могло бы помочь определить причину снижения эффективности поверхностных отражателей — и, возможно, выявить, насколько сильной бомбардировке микрометеоритами подвергается Луна и сколько пыли поднимается при этой бомбардировке.

Однако это гораздо легче сказать, чем сделать. Достаточно сложно попасть в отражатели на поверхности Луны, во многом из-за атмосферных воздействий Земли и ослабления электромагнитного излучения. Отражатель LRO еще сложнее. Это небольшая, быстро движущаяся цель всего 15 на 18 на 5 сантиметров, и она находится в среднем на расстоянии 384 400 километров от Земли.

Первоначальные попытки команды исследователей добраться до отражателя, используя зеленый видимый свет, не увенчались успехом. Но затем они объединились с учеными из Университета Лазурного берега во Франции, которые разработали инфракрасный лазер — свет, который намного эффективнее проникает через газ и облака.

4 сентября 2018 года лазерная локационная станция в Грассе, Франция, впервые зафиксировала инфракрасный лазерный луч, отраженный от LRO.

Затем, в двух сессиях, 23 и 24 августа 2019 года, результат был повторен — за исключением того, что на этот раз команда также повернула космический корабль, чтобы сориентировать отражатель по направлению к Земле.

Возвращенное количество света было минимальным — всего несколько фотонов. Однако этого недостаточно, чтобы выяснить, что блокирует отражатели на поверхности Луны. Но со временем даже несколько фотонов могут составить достаточно точную картину.

Исследование опубликовано в журнале «Земля, планеты и космос».