¿Cómo se resuelve un misterio lunar? Dispárale un láser

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Los investigadores han utilizado prismas reflectantes abandonados en la superficie de la luna durante décadas, pero han visto cada vez más problemas con su eficacia.

Por Katherine Kornei

La luna se está alejando. Cada año, se aleja aproximadamente una pulgada y media de nosotros. Dentro de cientos de millones de años, nuestro compañero en el cielo estará lo suficientemente distante como para que no haya más eclipses solares totales.

Durante décadas, los científicos han medido el retroceso de la Luna disparando un láser a paneles reflectantes de luz, conocidos como retrorreflectores, que quedaron en la superficie lunar, y luego cronometrando el viaje de ida y vuelta de la luz. Pero los cinco retrorreflectores de la luna son viejos y ahora son mucho menos eficientes a la hora de arrojar luz de fondo. Para determinar si una capa de polvo lunar podría ser la culpable, los investigadores idearon un plan audaz: hicieron rebotar luz láser en un retrorreflector mucho más pequeño pero más nuevo montado a bordo de una nave espacial de la NASA que se deslizaba sobre la superficie de la luna a miles de kilómetros por hora. Y funcionó.

Estos resultados fueron publicados este mes en la revista Earth, Planets and Space.

De todo lo que los humanos han dejado en la Luna, los cinco retrorreflectores, que fueron entregados por los astronautas del Apolo y dos vehículos robóticos soviéticos, se encuentran entre los más importantes desde el punto de vista científico. Son similares a criterios realmente largos: al cronometrar con precisión el tiempo que tarda la luz láser en viajar a la Luna, rebotar en un retrorreflector y regresar a la Tierra (aproximadamente 2,5 segundos, más o menos), los científicos pueden calcular la distancia entre la Luna y y la Tierra.

Conjuntos de prismas de cubos de esquina de vidrio hacen posible este rebote cósmico. Estos dispositivos ópticos reflejan la luz entrante exactamente hacia donde vino, asegurando que los retrorreflectores envíen fotones en un giro cerrado y ordenado.

Realizar mediciones repetidas a lo largo del tiempo permite a los investigadores obtener una mejor imagen de la órbita de la luna, su orientación precisa en el espacio e incluso su estructura interior.

Pero los retrorreflectores lunares del tamaño de una maleta, entregados entre 1969 y 1973, ahora están mostrando su edad. En algunos casos, son sólo una décima parte de la eficiencia esperada, dijo Tom Murphy, físico de la Universidad de California en San Diego, que no participó en la investigación. "Los rendimientos están gravemente deprimidos".

Un culpable obvio es el polvo lunar que se ha acumulado en los retrorreflectores. Los meteoritos que golpean la superficie de la luna pueden levantar polvo. Cubrió los trajes lunares de los astronautas durante sus visitas y se espera que sea un problema importante si los humanos alguna vez colonizan la luna.

Si bien han pasado casi 50 años desde que se colocó un retrorreflector en la superficie de la luna, una nave espacial de la NASA lanzada en 2009 lleva un retrorreflector aproximadamente del tamaño de un libro de bolsillo. Esa nave espacial, el Lunar Reconnaissance Orbiter, orbita la Luna una vez cada dos horas y ha transmitido millones de imágenes de alta resolución de la superficie lunar.

El Lunar Reconnaissance Orbiter "proporciona un objetivo prístino", dijo Erwan Mazarico, científico planetario del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA quien, junto con sus colegas, probó la hipótesis de que el polvo lunar podría estar afectando los retrorreflectores de la luna.

Pero también es un objetivo en movimiento. El orbitador se desliza sobre la superficie de la luna a 3.600 mph. "Ya es bastante difícil alcanzar un objetivo estacionario", dijo el Dr. Murphy, quien dirige la Operación de alcance láser lunar del Observatorio Apache Point, o APOLLO, un proyecto que utiliza los retrorreflectores en la luna. superficie. "Le daremos una matriz más pequeña y haremos que se mueva hacia usted".

En 2017, el Dr. Mazarico y sus colaboradores comenzaron a disparar un láser infrarrojo desde una estación cerca de Grasse, Francia, aproximadamente a media hora en auto desde Cannes, hacia el retrorreflector del orbitador. Aproximadamente a las 3 de la madrugada del 4 de septiembre de 2018, registraron su primer éxito: la detección de 25 fotones que hicieron el viaje de ida y vuelta.

Los investigadores lograron tres éxitos más en el otoño de 2019. Después de tener en cuenta el tamaño más pequeño del retrorreflector del orbitador, el Dr. Mazarico y sus colegas descubrieron que a menudo devolvía fotones de manera más eficiente que los retrorreflectores del Apolo.

Aún no hay evidencia suficiente para culpar categóricamente al polvo por el peor desempeño de los retrorreflectores de la luna, dijo el Dr. Mazarico, y se están recopilando más observaciones. Pero el Dr. Murphy y otros científicos dijeron que los nuevos hallazgos estaban ayudando a construir el caso.

"Para mí, la idea del reflector polvoriento está más respaldada que refutada por estos resultados", dijo.

Una guía para la nave espacial más allá de la órbita de la Tierra.

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