Far rimbalzare un laser sulla Luna e misurare il tempo impiegato dalla luce per tornare sulla Terra è un esperimento ben noto noto come Lunar Laser Ranging (LLR). Questa tecnica è stata utilizzata per decenni per studiare l'orbita della Luna, misurare la sua distanza dalla Terra e comprendere varie proprietà del sistema Luna-Terra. Ecco una spiegazione passo passo di come funziona LLR:

1. Trasmettitore laser:un potente trasmettitore laser, solitamente posizionato sulla Terra, viene utilizzato per emettere brevi impulsi di luce laser altamente focalizzata verso la Luna. Questi impulsi laser trasportano una lunghezza d'onda specifica, spesso nella gamma del vicino infrarosso, che può propagarsi in modo efficiente attraverso l'atmosfera terrestre e raggiungere la superficie della Luna.

2. Riflettore Lunare:La Luna stessa non ha superfici riflettenti naturali adatte per LLR. Pertanto, durante le missioni Apollo, gli astronauti posizionarono speciali sistemi di retroriflettori sulla superficie della Luna. Questi retroriflettori sono costituiti da una serie di minuscoli specchi angolari progettati per riflettere la luce laser in entrata direttamente verso la sua sorgente sulla Terra.

3. Trasmissione del segnale:quando gli impulsi laser provenienti dalla Terra raggiungono i retroriflettori lunari, gli specchi riflettono la luce verso la Terra. Questa luce laser riflessa percorre lo stesso percorso al contrario, coprendo la distanza dalla Luna alla Terra.

4. Ricezione del segnale:sulla Terra, telescopi altamente sensibili vengono utilizzati per raccogliere i deboli segnali di luce laser che sono rimbalzati sui retroriflettori lunari. Questi telescopi sono dotati di rilevatori specializzati in grado di misurare la luce estremamente debole che ritorna dalla Luna.

5. Misurazione del tempo:il tempo impiegato dagli impulsi laser per viaggiare dalla Terra alla Luna e ritorno viene misurato con precisione utilizzando orologi atomici o altri dispositivi di temporizzazione ad alta precisione. Registrando accuratamente il tempo che intercorre tra la trasmissione e la ricezione, gli scienziati possono calcolare la distanza dalla Luna.

Misurando il tempo di viaggio di andata e ritorno degli impulsi laser e considerando vari altri fattori come la rotazione terrestre, le condizioni atmosferiche e gli effetti relativistici, gli scienziati hanno utilizzato LLR per ottenere misurazioni precise dell'orbita, della librazione e di altre caratteristiche della Luna. LLR ha anche contribuito a importanti scoperte, comprese le irregolarità nel movimento della Luna e l'esistenza del nucleo lunare.