Edukacja

Sowiecka, księżycowa zguba…

Zespół fizyków prowadzony przez profesora uniwersytetu z San Diego, dokładnie określił lokalizację zaginionego reflektora świetlnego, pozostawionego przez Związek Radziecki na powierzchni Księżyca około czterdziestu lat temu. Wielu naukowców od dawna bezskutecznie próbowało odnaleźć radziecką zgubę.

Laserowy reflektor produkcji francuskiej został wysłany na statku wykorzystanym w misji Luna 17, który wylądował na Księżycu siedemnastego listopada 1970 roku, wypuszczając na jego powierzchnię robota-wędrowca badającego obszar. Robot ten wyposażony był w zagubiony reflektor laserowy. Sowiecki lądowiec oraz robot zwany Lunokhod 1 ostatni raz dali o sobie znać czternastego września 1971.

„Nikt nie widział reflektora od 1971 roku,” powiedział Tom Murphy, zastępca profesora fizyki na UCSD. Zebrał zaufany zespół naukowców zatrudnionych na długi okres, gotowych na spory wysiłek w szukaniu odchyleń w teorii ogólnej zależności Einsteina, którzy badają kształt księżycowej orbity z dokładnością milimetrową. Jest to możliwe dzięki odmierzaniu czasu odbicia pulsującego światła laserowego z reflektora pozostawionego na księżycu przez astronautów Apollo, a następnie zamiany pomiaru czasowego na dystans.

„Rutynowo używamy trzech mocnych reflektorów umiejscowionych na Księżycu przez Apollo 11, w trakcie misji czternastej oraz piętnastej,” tłumaczy Murphy. „Okazjonalnie wykorzystujemy sowiecki reflektor Lunokhod 2, pomimo tego że nie działa najlepiej kiedy oświetla go słońce. Ale już od dawna pragnęliśmy odnaleźć reflektor Lunokhod 1,” mówi profesor Murphy.
Trzy reflektory są niezbędne do określenia orientacji Księżyca. Czwarty dodaje informacje o zniekształceniu czasowym Księżyca, a piąty uwydatnia tę informacje.

„Lunkhod 1, ze względu na swoją doskonałą lokalizację, jest w stanie zapewnić idealny kąt wpływu, niezbędny do zrozumienia ciekłej powłoki Księżyca i określania precyzyjnie obliczonej, centralnej pozycji Księżyca – która ma decydujące znaczenie w mapowaniu orbity i poddawaniu teorii przyciągania Einsteina próbie,” wyjaśnia Tom Murphy.
Murphy powiedział, że jego ekipa co jakiś czas poszukiwała reflektora Lunokhod 1 przez ostatnie dwa lata, ale napotykała dotychczas na ogromne komplikacje. Przełom nastąpił w ostatnim miesiącu, kiedy wysokiej rozdzielczości kamera na satelicie NASA zdjęła obrazy strefy lądowania. Ekipa kamerująca, dowodzona przez Marka Robinson’a ze Stanowego Uniwersytetu Arizona, zidentyfikowała robota jako wypełniony słońcem punkt na obrazie – wiele mil od miejsca, w którym szukali Murphy i jego ekipa. Jednakże, dotychczas istnienie reflektora, lub jego precyzyjna lokalizacja były wielką niewiadomą.

„Okazuje się, że szukaliśmy zupełnie gdzieindziej, wiele mil od robota,” mówi Murphy. „Jednorazowo mogliśmy przeszukać obszar odpowiadający jedynie rozmiarom boiska. Ostatnie zdjęcia z LRO, w połączeniu z laserową altymetrią powierzchni, zapewniły współrzędne na obszarze ponad stu metrów. To dało nam możliwość zlokalizowania reflektora, musieliśmy jedynie poczekać na odpowiednie warunki do obserwacji poprzez teleskop,” wyjaśnia Tom Murphy.

W dniu 22 kwietnia ekipa Murphy’ego wysłała pulsujące światła lasera z 3,5 metrowego teleskopu z obserwatorium Apache Piont Observatory w Nowym Meksyku, wyznaczając ich cel na podstawie współrzędnych z obrazów LRO. Murphy wraz z Russet’em McMillan’em z Apache Point Observatory w Sunspot, oraz absolwentem wydziału fizyki UCSD Eric’iem Michelsen’em odnaleźli zagubiony reflektor Lunokhod 1 i obliczyli jego dystans od ziemi z dokładnością co do centymetra. Po trzydziestu minutach przeprowadzili kolejną obserwację, która pozwoliła im na określenie długości i szerokości, na której dokładnie znajdował się zagubiony reflektor, z dokładnością dziesięciu metrów. „Nienajgorzej jak na półgodzinną robotę,” mówi Murphy. W przyszłych miesiącach szacuje, iż możliwe będzie ustawienie współrzędnych reflektora z dokładnością większą niż jeden centymetr.

Sygnał zwrotny reflektora mierzony był przez ekipę Murphy’ego jako zbiór indywidualnych cząstek i fotonów światła laserowego.
„Szybko zweryfikowaliśmy, czy sygnał jest prawdziwy i okazało się, że jest zaskakująco jasny; co najmniej pięć razy jaśniejszy niż sygnał drugiego sowieckiego reflektora na wędrowniku Lunokhod 2, do którego rutynowo wysyłamy laserowe impulsy,” mówi Tom Murphy. „Najlepsze sygnały, jakie widzieliśmy z Lunokhod 2 w ostatnich latach to 750 zwrotnych fotonów, podczas gdy mieliśmy ich aż 2000 przy naszej pierwszej próbie. Ciągle ma sporo do powiedzenia po ponad czterdziestu latach milczenia”.
Odkrycie sowieckiego reflektora było niespodzianką, ponieważ naukowcy aktywnie szukali go przez ponad cztery dekady bez większego rezultatu. Wielu naukowców spekulowało, że wędrowiec Lunokhod 1 mógł wpaść do krateru, lub źle zaparkować i jego reflektor nie był zwrócony w stronę Ziemi, co z kolei uniemożliwiało jego zlokalizowanie za pomocą impulsów laserowych.
„Teraz nie tylko wiemy, że Lunokhod 1 nadal tam jest, ale ponadto wiemy, że jest idealnie zaparkowany i jego reflektor jest odpowiednio zwrócony do Ziemi,” wyjaśnia profesor Murphy.

Murphy i jego koledzy udowodnili w pracy, która została opublikowana w tym miesiącu, że księżycowy pył może przesłaniać reflektory rozmieszczone na powierzchni Księżyca. Ekipa badawcza odkryła, że laserowe światło, które odbija się od reflektorów jest słabsze niż oczekiwali i zaciemnia się jeszcze bardziej, kiedy księżyc jest w pełni.
„Przy pełni Księżyca siła światła zwrotnego maleje dziesięciokrotnie,” dodaje Murphy. „Musimy dowiedzieć się, czym jest to spowodowane, jeśli planujemy wysłać więcej naukowego sprzętu na powierzchnię księżyca. Znalezienie reflektora z lądowca Lunkhod 1 daje nam ważne wskazówki, które przydadzą się w tych badaniach,” wyjaśnia uczony.
Projekt Murphy’ego, nazwany APOLLO (Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation) jest wspierany przez National Science Foundation oraz NASA. W projekt włączeni są także naukowcy z uniwersytetów w Waszyngtonie, Harvardzie, Instytutu Technologii w Massachusetts, Uniwersytecie Stanu Humboldt oraz Apache Point Observatory.

Redaktor

Dodaj komentarz

Kliknij, aby opublikować komentarz