A NASA holdszondája, a Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) 2009-ben állt Hold körüli pályára. Az eltelt több mint 10 év alatt a kutatók lézerrel lőtték annak tükrét, abban reménykedve, hogy a küldött fényjelek egyike egyszer visszaérkezik a Földre. Hosszú idő elteltével törekvéseiket siker koronázta. Az új eredmény nemcsak a Holddal kapcsolatos méréseket teheti precízebbé, de egyúttal azt is megtudjuk, milyen környezeti tényezők roncsolják az égi kísérőnkön hagyott eszközöket.

Az Apollo program keretében 1969 és 1972 között rendszeresen indultak a Holdra emberes missziók. A küldetések során az asztronauták számos fontos műszert hagytak az égitesten, köztük szeizmométereket, illetve speciális, csillagászati célra használt tükröket, úgynevezett lézerreflektorokat. A szovjetek holdjárók fedélzetén szintén küldtek a Holdra lézerreflektorokat.

Mire való a lézerreflektor?

Segítségével precízen – akár milliméteres pontossággal - meghatározhatjuk a Föld-Hold távolságot. Ehhez erős lézerrel kell meglőni a Holdon hagyott tükröket. A lézerimpulzus kibocsátása és a visszaverődés közötti időkülönbség megismerésével pontos adatokat kaphatunk az égitestek közötti pillanatnyi távolságról. Sőt, nemcsak azt tudjuk meg, milyen messze van a Hold, hanem azt is, milyen a mozgása;  a forgás pontos megismerésével derült ki, hogy a Holdnak folyékony magja van, amelyen belül létezik egy nagyjából 240 kilométer átmérőjű szilárd mag is. A lézeres mérések alapján tudjuk azt is, hogy a Hold évente 3,8 centiméterrel távolodik a Földtől.

„Azzal, hogy 50 éve gyűjtjük az adatokat, olyan tendenciáknak vagyunk tanúi, amiket egyébként máshogy nem láthattunk volna" – írta a kiadott közleményben Erwan Mazarico, a NASA Goddard Űrközpontjának munkatársa. A lézeres méréseken alapuló tudományos munka egy türelemjáték"  – tette hozzá a szakértő.

Az Apollo-küldetések során több lézerreflektort is a Holdon hagytakForrás: NASA

Miért fontos eredmény az, hogy a szonda paneljéről visszaverődött a lézerfény?

A Holdon hagyott reflektorok hatékonysága idővel valamiért romlott, és most 10 százalékkal kevesebb fényt vernek vissza, mint amikor először kezdték használni őket. Azt gyanítják, a holdpor a bűnös; ugyan az égitesten nincsenek szélviharok, amik felkavarnák, de a becsapódó meteoritok képesek lehetnek annyira felröpíteni a szemcséket, hogy azok betakarják a reflektorokat. 

Itt jönnek képbe az LRO tükrei – a holdszonda reflektora és a holdfelszíni tükrök által visszavert fény erősségét összevetik, és ezekből az adatokból modellezik, miként romlik a Holdon hagyott reflektorok teljesítménye. A teljesítményromlás azt is megmutatja, mennyire van kitéve az égitest a mikrometeoritok záporának, és ezek az űrkavicsok pontosan mennyi port vernek fel.

A Lunar Reconnaissance Orbiter szonda illusztrációjaForrás: NASA

A nehézségek és a megoldás

A fent vázolt kísérlet kivitelezése csak papíron tűnik egyszerűnek, megvalósítása jóval bonyolultabb feladat. A lézer visszaverődését akadályozzák a Föld légkörének zavaró hatásai, ráadásul az LRO esetében még az is problémát okoz, hogy reflektora kicsi (15x18x5 centiméter), nagyon gyorsan mozog és átlagosan 384 400 kilométerre van a Földtől. Nem a legideálisabb célpont.

A kutatók kezdetben látható, zöld fénnyel próbálták eltalálni a reflektort, a próbálkozás azonban kudarccal végződött.

Először látható tartományban működő lézerrel próbálták eltalálni az LRO reflektorátForrás: NASA

Végül a francia Université Côte d'Azur munkatársai egy olyan infravörös lézert fejlesztettek ki, ami már sikerrel hatol át a különböző gázokon. 

A holdszonda felől érkező első sikeres visszaverődést 2018. szeptember 4-én rögzítették a franciaországi Grasse lézeres méréssel foglalkozó kutatóállomásán.  Az eredményt később két alkalommal – 2019. augusztus 23-án és 24-én – is reprodukálták, ezúttal azonban a kutatók már nem a véletlenre hagyatkoztak, hanem a Föld felé forgatták a szonda reflektorát.

A visszavert fénymennyiség nem volt számottevő, csupán néhány fotont sikerült befogni. Ez nem elegendő arra, hogy megtudják, mi blokkolja a holdfelszín reflektorait, idővel viszont egyre több foton fog visszatérni a Földre ahhoz, hogy pontos képet alkothassanak a Holdon történtekről.

Forrás: AFP/EDUARD MUZHEVSKYI

A kísérlet arra is alkalmas, hogy kiderüljön, hogyan javíthatóak az csillagászati mérések infravörös lézerekkel. Szélesebb körű alkalmazásukkal a szakemberek az eddigieknél is kisebb reflektorokat tervezhetnek a jövőben.

A felfedezést az Earth, Planets and Space című csillagászati szakfolyóiratban publikálták.

(NASA\Science Alert)