Warum funktioniert das Apollo-Reflektor-Experiment 50 Jahre später noch?



Ein episches Mondlaser-Experiment läuft noch, fünf Jahrzehnte nachdem die Apollo-Astronauten es an der Oberfläche aufgebaut haben.

Die mondwandelnde Crew von Apollo 11, die diesen Monat vor 50 Jahren auf dem Mond gelandet war, setzte spezielle Retroreflektoren auf die Mondoberfläche, ebenso wie die späteren Besatzungen von Apollo 14 und 15 im Jahr 1971. (Ein weiterer von den Franzosen gebauter Retroreflektor sitzt auf dem sowjetischen Lunokhod 2-Rover die 1973 ohne Besatzung gelandet ist.)

Das NASA-Experiment, das als Laser-Ranging-Retroreflektor bezeichnet wird, ist "ein spezieller Spiegeltyp mit der Eigenschaft, einen einfallenden Lichtstrahl immer in die Richtung zu reflektieren, aus der er stammt", erklärte das Lunar and Planetary Institute (LPI). in einer Stellungnahme. Und der Reflektor ist der Schlüssel zum Messen der Entfernung zwischen der Erde und dem Mond, fügte das Institut hinzu.

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Die Art und Weise, wie es funktioniert, ist eine Sternwarte – ziemlich oft die McDonald Sternwarte in Texas, obwohl viele andere teilgenommen haben – schießt einen Laserstrahl auf den Mond. "Sie bleiben für große Entfernungen eng fokussiert", erklärte das Institut, obwohl es eine gewisse Streuung gibt. Bis der Strahl vom Spiegel abprallt und zur Erde zurückkehrt, hat er einen Durchmesser von etwa 20 Kilometern. Diese Strahldispersion erschwert die Betrachtung der Reflexion.

Der Reflektor selbst benötigt keine Energie, weshalb er auch noch Jahrzehnte nach der Stille anderer Instrumente auf dem Mond in Betrieb ist. Dieses Instrument enthält 100 "Eckwürfel" (oder Quarzglas-Halbwürfel), die in einer Aluminiumplatte mit einem Quadrat von 18 Zoll (46 Zentimeter Quadratmeter) angeordnet sind. laut NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Aufgrund der Form dieser Eckwürfel reflektiert jeder Laserschuss das Licht direkt zurück. Im Laufe der Jahre haben sich die Messungen der Mondentfernung dank besserer Laser- und Computerausrüstung verbessert.

"Sobald der Laserstrahl auf einen Reflektor trifft, verwenden Wissenschaftler der Observatorien empfindliche Filter- und Verstärkungsgeräte, um jedes Rücksignal zu erkennen", sagte JPL. "Das reflektierte Licht ist zu schwach, um mit dem menschlichen Auge gesehen zu werden, aber unter guten Bedingungen wird alle paar Sekunden ein Photon, das Grundlichtteilchen, empfangen."

Die Erfassungen müssen über mehrere Stunden erfolgen, um das schwache Signal zu berücksichtigen. Durch die Mittelung des Signals können die Forscher die Entfernung des Mondes jedoch auf eine Genauigkeit von weniger als 2 cm (1 Zoll) genau berechnen, so JPL. Das ist keine schlechte Fehlerquote, da der Mond durchschnittlich 384.400 km von unserem Planeten entfernt ist. oder etwa 30 Erddurchmesser entfernt von uns. Die Entfernung ist so groß, dass Apollo-Astronauten drei Tage brauchten, um dorthin zu gelangen.

Während das Experiment für seine Messungen der Mondentfernung am berühmtesten ist, haben Forscher die Daten auch genutzt, um zu zeigen, dass der Mond einen flüssigen Kern hat und sich der natürliche Satellit langsam von der Erde wegbewegt, sagte James Williams, Wissenschaftler bei der NASA Jet Propulsion An dem Versuch beteiligtes Labor, in einem Space.com-Interview 2009.

Der Zeitpunkt der Laser-Rundreise lieferte Belege Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Diese Theorie besagt teilweise, dass die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum unabhängig von der Bewegung eines Beobachters ist. Dieses Experiment zeigte auch, dass die Gravitationskonstante von Isaac Newton extrem konstant ist und sich zwischen 1969 und 2004 um weniger als einen Teil von 100 Milliarden ändert. Die NASA erklärte.

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