Ученые 10 лет отправляли сигналы на Луну и наконец-то получили ответ

Когда в 2009 году на орбиту Луны вышел лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) НАСА, ученые немедленно начали отправлять к нему лазерные лучи. Они целились в небольшую матрицу отражателей размером примерно с лист А4, пытаясь отразить свет обратно на Землю. И спустя почти 10 лет им наконец это удалось.

Фотоны были успешно отражены обратно на Землю с лунного орбитального аппарата впервые. И это не только дает нам новый способ изучения Луны, но также помогает исследовать условия на лунной поверхности. В ходе программы "Аполлон" астронавты посещали Луну с 1969 по 1972 год. Было установлено оборудование для постоянного мониторинга, такое как сейсмометры и три лазерных отражателя. Советская космическая программа также установила рефлекторы на роботизированных вездеходах.

Для чего нужны лазерные отражатели? Если направить мощный лазерный луч на Луну и определить, сколько времени потребуется для отскока назад, можно точно измерить расстояние между двумя точками на основе скорости света. Так мы можем определить расстояние до Луны с точностью до миллиметра.

Со временем эти измерения могут точно определить картину передвижения Луны. Проанализировав схему вращения Луны мы знаем, что у нее жидкое ядро. Если в жидком ядре есть твердый материал, это поможет изучить магнитное поле Луны. Благодаря таким точным измерениям мы также знаем, что Луна медленно удаляется от Земли со скоростью примерно 3,8 сантиметра в год.

«Собирая и анализируя данные в течение 50 лет, мы можем увидеть тенденции, которые в противном случае были бы не определены», — сказал планетолог Эрван Мазарико из Центра космических полетов имени Годдарда. «Наука о лазерной локации — это долгая игра».

Статьи по теме: Сколько весит человек на Луне?

Обнаружилась также и проблема. Со временем количество возвращаемого этими лунными отражателями света уменьшилось до 10 процентов от должного. Причины такого сокращения пока не выявлены. Наиболее впечатляющим материалом на Луне является пыль. Хотя здесь нет атмосферы и нет способного поднять эту пыть ветра, попадания крошечных микрометеоритов могли воздействовать таким образом, чтобы медленно покрывать пылью отражатели.

С помощью моделирования ученые планируют определить причину снижения эффективности поверхностных отражателей, попутно выявив, насколько сильной бомбардировке микрометеоритами подвергается Луна. Однако, это гораздо легче сказать, чем сделать. Достаточно сложно отразить лазер от отражателей на поверхности Луны, во многом из-за атмосферных воздействий Земли и ослабления электромагнитного излучения. Отражатель LRO еще сложнее. Это небольшая, быстро движущаяся цель размером всего 15 х 18 сантиметров, и она находится на расстоянии 384 400 километров от Земли. Если вам интересно узнать, какой была бы Земля без Луны, читайте отдельную статью.

Первоначальные попытки команды добраться до отражателя не увенчались успехом. Но затем они объединились с учеными из Франции, которые разработали более эффективный инфракрасный лазер, способный проникать через газ и облака.

4 сентября 2018 года лазерная локационная станция во французском Грассе впервые зафиксировала инфракрасный лазерный луч, отражающийся от LRO. 23 и 24 августа 2019 года результат был повторен. Вернувшийся свет был минимальным — всего несколько фотонов, но этого оказалось недостаточно, чтобы выяснить, что блокирует отражатели на поверхности Луны.

Читайте также: Почему Луну видно днем и ночью?

Здесь примечательны не только измерения LRO. Работа команды демонстрирует возможности инфракрасного лазера по сравнению с оптическим. Он проникает дальше и позволяет использовать гораздо меньшие отражатели. «Этот эксперимент предоставляет новый метод проверки теорий накопления пыли на поверхности Луны на протяжении десятилетий», — написали исследователи в своей статье.