L'astronauta Edwin E. Aldrin Jr. si muove verso una posizione per schierare due componenti dell'Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP) sulla superficie della Luna durante l'attività extraveicolare dell'Apollo 11. Il pacchetto di esperimenti sismici passivi (PSEP) è nella sua mano sinistra; e nella sua mano destra c'è il Laser Ranging Retro-Reflector (LR3). L'astronauta Neil A. Armstrong, comandante, ha scattato questa fotografia con una fotocamera per la superficie lunare da 70 mm. Credito:NASA
Neal Armstrong, Buzz Aldrin e Michael Collins partirono dalla luna 50 anni fa, ma uno degli esperimenti che si sono lasciati alle spalle continua a restituire nuovi dati fino ad oggi:schiere di prismi che riflettono la luce verso la sua fonte, fornendo abbondanti spunti di riflessione. Insieme agli astronauti dell'Apollo 11, quelli dell'Apollo 14 e 15 hanno lasciato anche gli array:gli array Apollo 11 e 14 hanno 100 prismi di vetro di quarzo (chiamati cubi d'angolo) ciascuno, mentre la schiera dell'Apollo 15 ne ha 300.
La longevità dell'esperimento può essere attribuita almeno in parte alla sua semplicità:gli array stessi non richiedono alimentazione. Quattro telescopi negli osservatori del New Mexico, Francia, Italia e Germania sparano laser contro di loro, misurare il tempo impiegato da un impulso laser per rimbalzare sui riflettori e tornare sulla Terra. Ciò consente di misurare la distanza entro una frazione di pollice (pochi millimetri), e gli scienziati del Jet Propulsion Laboratory analizzano i risultati.
L'orbita, la rotazione e l'orientamento della luna sono determinati con precisione dalla distanza del laser lunare. L'orbita lunare e l'orientamento della luna rotante sono necessari per le navicelle spaziali che orbitano e atterrano sulla luna. Ad esempio, telecamere su veicoli spaziali in orbita lunare possono vedere gli array riflettenti, basandosi su di essi come posizioni precise a meno di un piede (una frazione di metro).
Le misurazioni del raggio laser hanno anche approfondito la nostra comprensione della danza tra la luna e la Terra. La luna orbita intorno alla Terra a una distanza media di 239, 000 miglia (385, 000 chilometri), ma il raggio laser lunare ha mostrato con precisione che la distanza tra i due aumenta di 1,5 pollici (3,8 centimetri) all'anno.
Le maree negli oceani della Terra sono più alte non quando la luna è in alto, ma ore dopo. La marea più alta è a est della luna. Ci sono due rigonfiamenti di marea, la seconda mezza giornata dopo. La forza gravitazionale tra i rigonfiamenti di marea e la luna spinge contro e rallenta la rotazione della Terra mentre spinge anche la luna in avanti lungo la direzione in cui si muove nella sua orbita attorno alla Terra. La forza in avanti fa sì che la luna si allontani a spirale dalla Terra di 0,1 pollici (3 millimetri) ogni mese.
Una vista ravvicinata, preso il 5 febbraio, 1971, del catarifrangente a raggio laser (LR3), che gli astronauti dell'Apollo 14 dispiegarono sulla luna durante la loro attività extraveicolare sulla superficie lunare. Credito:NASA
In un modo simile, La gravità terrestre trascina la luna, causando due rigonfiamenti di marea della roccia lunare. Infatti, le posizioni delle matrici riflettenti variano fino a sei pollici (15 centimetri) su e giù ogni mese mentre la luna si flette. Misurare quanto si muovono gli array ha permesso agli scienziati di comprendere meglio le proprietà elastiche della luna (una misura di questo, chiamato il numero dell'Amore, prende il nome dallo scienziato A. E. H. Love).
L'analisi dei dati del laser lunare mostra che la luna ha un nucleo fluido. Questa è stata una sorpresa quando è stata scoperta due decenni fa perché molti scienziati pensavano che il nucleo sarebbe stato freddo e solido. Il nucleo fluido influenza le direzioni nello spazio dei poli nord e sud della luna, che il laser lunare rileva.
La teoria della gravità di Einstein presuppone che l'attrazione gravitazionale tra due corpi non dipenda dalla loro composizione. La gravità del Sole attrae la Luna e la Terra. Se questa attrazione dipendeva dalla composizione dei due oggetti, influenzerebbe l'orbita lunare. La terra contiene più ferro della luna. L'analisi dei dati dell'esperimento di raggio laser lunare non trova alcuna differenza nel modo in cui la gravità attrae la luna e la Terra a causa della loro composizione.
La stella polare è quasi in alto al polo nord della Terra. Quel polo cambia direzione rispetto alle stelle a causa dell'attrazione gravitazionale della luna e del sole sulla forma della Terra (il diametro all'equatore è maggiore del diametro ai poli). Il polo traccerà un cerchio nel cielo tornando alla stella polare nel 26, 000 anni. Questo movimento del polo viene rilevato e misurato dal raggio laser lunare.
Con rinnovato interesse per l'esplorazione della luna, La NASA ha approvato una nuova generazione di riflettori da posizionare sulla superficie lunare entro il prossimo decennio. Il miglioramento delle prestazioni dei nuovi riflettori e la loro più ampia distribuzione geografica sulla luna consentirebbe migliori test della relatività di Einstein, studia il profondo interno lunare, indagine della storia del nostro vicino celeste, e supporto di future esplorazioni. L'eredità della prima visita umana sulla luna mezzo secolo fa continuerà.
