Πόσος χρόνος χρειάζεται για να φτάσει μια ακτίνα λέιζερ στο Φεγγάρι

Μια ακτίνα λέιζερ χρειάζεται από 1,21 έως 1,35 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψει από τη Γη έως το Φεγγάρι, ανάλογα με το σημείο στο οποίο βρίσκεται η Σελήνη κατά τη διάρκεια της ελλειπτικής της τροχιάς. Το ταξίδι της επιστροφής διαρκεί αντίστοιχο χρόνο, διαμορφώνοντας τη συνολική διαδρομή μετάβασης και επιστροφής στα περίπου 2,5 δευτερόλεπτα. Σύμφωνα με επιστημονική ανάλυση στο SlashGear, ο υπολογισμός αυτός επιβεβαιώνεται στην πράξη από πειράματα μέτρησης με ειδικά κάτοπτρα.

Η μέση απόσταση ανάμεσα στη Γη και τη Σελήνη υπολογίζεται στις 238.855 μίλια (περίπου 384.400 χιλιόμετρα), μεταβαλλόμενη από τις 226.000 μίλια στο πλησιέστερο σημείο έως τις 251.000 μίλια στο απομακρυσμένο. Επειδή το φως ταξιδεύει με το παγκόσμιο όριο ταχύτητας των 670.616.629,3844 μιλίων την ώρα, οι δέσμες λέιζερ αποτελούν το ακριβέστερο εργαλείο για τον συνεχή προσδιορισμό αυτής της απόστασης.

Η τεχνολογία μιας εκπομπής Laser Beam διαφέρει από το κοινό φως επειδή εκπέμπει εστιασμένα φωτόνια που κινούνται παράλληλα χωρίς να διασπείρονται. Αυτό επιτρέπει στη δέσμη να ταξιδεύει στο κενό του διαστήματος χωρίς απώλειες κατεύθυνσης μέχρι να συναντήσει κάποιο στερεό σώμα, όπως η σεληνιακή επιφάνεια.

Πώς υπολογίζεται ο χρόνος ταξιδιού της ακτίνας λέιζερ

Ο χρόνος που απαιτείται για να καλύψει μια ακτίνα λέιζερ την απόσταση από τη Γη έως τη Σελήνη εξαρτάται αποκλειστικά από τη σταθερή ταχύτητα του φωτός και τη μεταβαλλόμενη τροχιά του φεγγαριού. Η ταχύτητα του φωτός στο κενό αποτελεί το ανώτατο όριο ταχύτητας στο σύμπαν και ανέρχεται σε 670.616.629,3844 μίλια την ώρα.

Παρόλο που το φως του λέιζερ παράγεται με διαφορετικό τρόπο από το φως μιας κοινής λάμπας, εξακολουθεί να ταξιδεύει με την ίδια ακριβώς ταχύτητα. Επειδή η τροχιά της Σελήνης είναι ελλειπτική, η απόστασή της από τη Γη αυξομειώνεται. Στο κοντινότερο σημείο της (περίπου 226.000 μίλια), η ακτίνα φτάνει σε 1,21 δευτερόλεπτα. Στο μακρινότερο σημείο (περίπου 251.000 μίλια), ο χρόνος αυξάνεται στα 1,35 δευτερόλεπτα. Κατά μέσο όρο, με την απόσταση στα 238.855 μίλια, η διαδρομή διαρκεί περίπου 1,28 δευτερόλεπτα.

Ο ρόλος των ανακλαστήρων Apollo και Lunokhod στη Σελήνη

Οι επιστήμονες δεν βασίζονται μόνο σε θεωρητικές εξισώσεις, αλλά επιβεβαιώνουν τους υπολογισμούς αυτούς χρησιμοποιώντας πέντε ειδικούς ανακλαστήρες που βρίσκονται τοποθετημένοι στην επιφάνεια της Σελήνης.

Ο πρώτος ανακλαστήρας τοποθετήθηκε το 1969 από την αποστολή Apollo 11 και περιείχε 100 ειδικά κάτοπτρα τύπου corner cube, τα οποία έχουν την ιδιότητα να επιστρέφουν το φως ακριβώς στην πηγή του. Ακολούθησαν οι σοβιετικές ρομποτικές αποστολές Lunokhod 1 (1970) και Lunokhod 2 (1973) με 14 κάτοπτρα η καμία, καθώς και οι αμερικανικές αποστολές Apollo 14 (100 κάτοπτρα) και Apollo 15 (300 κάτοπτρα) το 1971. Στέλνοντας μια δέσμη λέιζερ από τη Γη και μετρώντας τον χρόνο που χρειάζεται για να ανακλαστεί και να επιστρέψει (περίπου 2,5 δευτερόλεπτα συνολικά), οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η Σελήνη απομακρύνεται σταδιακά από τη Γη κατά 1,5 ίντσα κάθε χρόνο.

Τα προβλήματα με τη σεληνιακή σκόνη και ο εκσυγχρονισμός της NASA

Με την πάροδο των δεκαετιών, οι παλαιοί ανακλαστήρες στην επιφάνεια της Σελήνης άρχισαν να χάνουν την αποτελεσματικότητά τους λόγω της συσσώρευσης σεληνιακής σκόνης. Η σκόνη αυτή ανασηκώνεται συνεχώς από τις πτώσεις μικρομετεωριτών στην επιφάνεια του φεγγαριού, καλύπτοντας σταδιακά τα γυάλινα κάτοπτρα. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος, η NASA εκτόξευσε το 2009 το σκάφος Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), το οποίο διέθετε έναν νέο, καθαρό ανακλαστήρα με μέγεθος παρόμοιο με ένα βιβλίο τσέπης.

Αν και η στόχευση ενός τόσο μικρού ανακλαστήρα σε τροχιά ήταν εξαιρετικά δύσκολη και απαίτησε πάνω από μία δεκαετία προσπαθειών, οι επιστήμονες κατάφεραν τελικά τον Αύγουστο του 2020 να χτυπήσουν τον στόχο με ακτίνα λέιζερ και να λάβουν καθαρή ανάκλαση.

Συχνές ερωτήσεις

Πόσο χρόνο κάνει η ακτίνα λέιζερ να πάει και να γυρίσει από το Φεγγάρι;

Η συνολική διαδρομή μετάβασης και επιστροφής μιας ακτίνας λέιζερ διαρκεί κατά μέσο όρο περίπου 2,5 δευτερόλεπτα, ανάλογα με την ακριβή απόσταση της Σελήνης κατά τη δεδομένη στιγμή.

Γιατί χρησιμοποιούνται λέιζερ αντί για κοινό φως για τη μέτρηση της απόστασης;

Οι δέσμες λέιζερ αποτελούνται από παράλληλα εστιασμένα φωτόνια που δεν διασπείρονται όπως το κοινό φως, επιτρέποντας στην ακτίνα να ταξιδέψει τεράστιες αποστάσεις στο διάστημα χωρίς να χάσει τη συνοχή της.