Kai 2009 metais NASA kosminis zondas atskrido į Mėnulio orbitą, mokslininkai iš karto ėmė į jį šaudyti lazeriais. Konkrečiau kalbant, jie šaudė lazeriais į knygos dydžio parabolinę anteną, kad atsispindėjusi šviesa nuskrietų link Žemės. Po beveik dešimties metų jiems pagaliau pavyko. Tai yra pirmas kartas, kai nuo aplink Mėnulį skrendančio palydovo buvo sėkmingai atspindėti fotonai.
Kai 2009 metais NASA kosminis zondas (Lunar Reconnaissance Orbiter, LRO) atskrido į Mėnulio orbitą, mokslininkai iš karto ėmė į jį šaudyti lazeriais.
Konkrečiau kalbant, jie šaudė lazeriais į knygos dydžio parabolinę anteną, kad atsispindėjusi šviesa nuskrietų link Žemės. Po beveik dešimties metų jiems pagaliau pavyko. Tai yra pirmas kartas, kai nuo aplink Mėnulį skrendančio palydovo buvo sėkmingai atspindėti fotonai. Ir tai ne tik suteikia naujų galimybių atlikti Mėnulio matavimų, bet tai taip pat gali padėti mums suprasti Mėnulio paviršiaus sąlygas, kurios kenkia prieš daugiau nei 50 metų čia atgabentai įrangai.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Įgyvendinant „Apollo“ programą, astronautai Mėnulyje lankėsi nuo 1969 iki 1972 metų. Tačiau jie ten ne tik trumpam apsilankė, bet ir paliko tam tikros įrangos nuolatiniam stebėjimui, pavyzdžiui, seismometrų ir tris lazerių reflektorius. Vykdant sovietinę kosmoso programą į Mėnulį buvo nugabenti ir ant dviejų mėnuleigių sumontuoti reflektoriai. Iš viso abi kosminės agentūros nusiuntė penkis tokius reflektorius.
Kam reikalingi lazeriniai reflektoriai? Na, jeigu nusiųsi tikrai galingą lazerio spindulį į Mėnulį ir užfiksuosi, kiek laiko prireiks, kad spindulis „atšoktų“, tuomet bus galima tikrai tiksliai nustatyti atstumą tarp dviejų taškų, atsižvelgus į šviesos greitį. Taigi, galėsime nustatyti atstumą iki Mėnulio milimetro tikslumu.
Laikui bėgant, tokie matavimai gali suteikti daugiau žinių, kaip Mėnulis sukasi. Štai iš kur mes žinome, kad Mėnulis turi skystą branduolį (pagal tai, kaip jis sukasi). O jeigu tame skystame branduolyje yra kietos medžiagos, tuomet tai gali mums pasakyti, iš kur Mėnulis gavo energijos savo magnetiniam laukui.
Tokie tikslūs matavimai taip pat suteikė mums informacijos, kad Mėnulis lėtai tolsta nuo Žemės maždaug 3,8 cm per metus. Atstumo matavimai mums gali daug ką pasakyti – jeigu tik būsime kantrūs.
„Kadangi duomenis renkame jau 50 metų, mes matome tendencijų, kurių priešingu atvejų nepastebėtume, – sakė NASA Goddardo kosminių skrydžių centro mokslininkas Erwan Mazarico. – Atstumo matavimo lazeriu mokslas yra ilgai trunkantis žaidimas.“
Tačiau egzistuoja viena problema. Bėgant laikui, nuo Mėnulio reflektorių atsispindinčios šviesos kiekis mažėjo ir galiausiai sumažėjo vos iki 10 proc. Kodėl taip yra, neaišku.
Ko jau tikrai yra daug Mėnulyje, tai dulkių. Nors Mėnulyje nėra atmosferos ir todėl nėra vėjo, kuris galėtų tas dulkes išnešioti, mažyčių mikrometeoritų poveikio pakanka, kad pamažu ant reflektorių susikauptų dulkių sluoksnis.
Ir štai kur pasireiškia LRO vaidmuo. Jeigu galime gauti signalų, atsispindėjusių nuo jo reflektoriaus, mokslininkai gali palyginti gautus rezultatus su gautais iš paviršinių reflektorių.
Pasitelkus į pagalbą modeliavimą, tai padėtų nustatyti paviršinių reflektorių efektyvumo sumažėjimo priežastį, o taip pat leistų sužinoti, kiek kokio masto mikrometeoritų bombardavimą patiria Mėnulis ir kiek dulkių toks bombardavimas išjudina.
Tačiau lengviau pasakyti, nei padaryti. Jau ir taip sunku lazeriu pataikyti į Mėnulio paviršiuje esantį reflektorių dėl Žemės atmosferinio poveikio ir elektromagnetinio silpimo. Pataikyti į LRO reflektorių yra dar sunkiau. Tai yra mažas ir greitai judantis taikinys, esantis 15, 18 ir 5 cm matmenų. Ir jis yra nutolęs vidutiniškai 384 400 km nuo Žemės.
Pirminiai komandos mėginimai pasiekti reflektorių naudojant žalią matomą šviesą buvo nesėkmingi. Tačiau vėliau jie ėmėsi bendradarbiauti su Prancūzijos Žydrosios pakrantės universitetu, kurio mokslininkai sukūrė infraraudonųjų spindulių lazerį. Jo šviesa gerokai efektyviau prasiskverbia pro dujas ir debesis.
2018 metų rugsėjo 4 d. Grase, Prancūzijoje, esanti lazerinio atstumo matavimo stotis pirmą kartą užfiksavo infraraudonos lazerio šviesos atsispindėjimą nuo LRO.
Tuomet dviejų sesijų metų 2019 metų rugpjūčio 23 ir 24 dienomis rezultatas buvo pakartotas. Tačiau šį kartą komanda taip pasuko mėnuleigį, kad reflektorius būtų nukreiptas į Žemę ir pademonstravo, kaip sukurti galimybes dvipusiam lazeriniam atstumo matavimui, o ne laukti, kol LRO pasisuktu tinkamu kampu.
Šviesos sugrįžimas buvo minimalus ir sudarė vos kelis fotonus. To kol kas nepakanka, kad būtų galima nustatyti, kas blokuoja Mėnulio paviršiuje esančius reflektorius. Tačiau bėgant laikui net ir keli fotonai galu nupiešti platesnį vaizdą ir pasakyti mums daugiau.
Tačiau šiuo atveju įdomūs yra ne tik LRO matavimai. Šios komandos darbas rodo, kad galima atlikti patobulinimų naudojant infraraudonos šviesos lazerį, o ne optinį, nes jo šviesa sklinda toliau, todėl potencialiai gali leisti naudoti gerokai mažesnius reflektorius.
„Šis eksperimentas siūlo naują metodą patikrinti teorijas dėl dešimtmečius Mėnulio paviršiuje besikaupiančių dulkių“, – savo tyrimo išvadose nurodo mokslininkai.
Šio tyrimo išvados buvo paskelbtos žurnale „Earth, Planets and Space“.
