Η Φυσική στο Διαδίκτυο

Θέματα, Ασκήσεις, Πειράματα,… για το μάθημα της Φυσικής – του Παναγιώτη Παζούλη

Τα σκονισμένα κάτοπτρα στη Σελήνη εμποδίζουν την δοκιμή της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν

Συγγραφέας: ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΠΑΖΟΥΛΗΣ στις Μάρτιος 15, 2010

Η σεληνιακή σκόνη που καλύπτει ένα δίκτυο κατόπτρων στη Σελήνη, που βρίσκονται εκεί είτε γιατί τα έβαλαν αστροναύτες των αποστολών Απόλλων 11, 14 και 15 είτε από δύο ρωσικές αποστολές Lunokhod Landers, δυστυχώς εμποδίζει τους ελέγχους που γίνονται από επιστήμονες της θεωρίας της γενικής της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Μάλιστα πολλές από τις καλύτερες δοκιμές της σχετικότητας προέρχονται από πειράματα που έγιναν με τη Σελήνη.

moon-mirror

 

Αρκετές φορές το μήνα, ομάδες αστρονόμων από τρία παρατηρητήρια στέλνουν στο φεγγάρι παλμούς φωτός από ένα ισχυρό λέιζερ και περιμένουν τις ανακλώμενες ακτίνες από αυτό το δίκτυο των εκεί κατόπτρων.  Από τον χρόνο του ταξιδιού μετ’ ‘επιστροφής των παλμών του λέιζερ, μπορούν να εντοπίσουν την απόσταση μας από το φεγγάρι με μια ακρίβεια της τάξης του χιλιοστού – μια μέτρηση τόσο ακριβής ώστε να μπορεί να μας αποκαλύψει προβλήματα με την γενική σχετικότητα.

Οι επιστήμονες τελικά κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η υποβάθμιση των επιδόσεων των ανακλαστήρων στη Σελήνη οφείλεται γιατί καλύπτονται από σεληνιακή σκόνη.

Ο Tom Murphy, από το Πανεπιστήμιο στο Σαν Ντιέγκο και ο οποίος ηγείται μιας από αυτές τις ομάδες των αστρονόμων, θεωρεί ότι τα κάτοπτρα έχουν επικαλυφθεί με την σκόνη του φεγγαριού.

«Τα σεληνιακά κάτοπτρα δυστυχώς δεν είναι και σε τόσο καλή κατάσταση. Το εξασθενημένο φως είναι ένα πρόβλημα για τα σεληνιακά πειράματα», λέει.

Από τα 100 εκατομμύρια δισεκατομμύριο (1017) φωτόνια, που στέλνει με την δέσμη του λέιζερ η ομάδα του Murphy στο φεγγάρι, μόνο μια χούφτα από αυτά επιστρέφουν πίσω στη Γη. Τα περισσότερα από αυτά απορροφάται από τη γήινη ατμόσφαιρα στο δρόμο προς και από το φεγγάρι ή χάνονται στα κάτοπτρα εντελώς.

Ο Murphy πριν από δύο χρόνια υποψιάστηκε ότι το πρόβλημα ήταν η σκόνη στα κάτοπτρα, που το φως μειώθηκε ακόμη περισσότερο. Δεν ήξερε γιατί τα φωτόνια που ανίχνευε ήταν πολύ λιγότερα από ό,τι ανέμενε, ακόμη και όταν οι ατμοσφαιρικές συνθήκες ήταν τέλειες.

Η ομάδα του είδε, επίσης, μια ακόμα πτώση της φωτεινότητας κατά ένα συντελεστή 10, όταν είχαμε πανσέληνο. Μάλιστα χρησιμοποιούσαν αυτό το γεγονός σαν αστείο: η κατάρα της πανσέληνου.

Η ένδειξη για την επίλυση του μυστηρίου της Πανσελήνου προέκυψε από τις παρατηρήσεις που ελήφθησαν κατά τις ολικές σεληνιακές εκλείψεις. Διαπίστωσαν λοιπόν ότι μέσα στα 15 λεπτά που συμβαίνει μια έκλειψη, η αποτελεσματικότητα των ανακλαστήρων επανήλθε στα φυσιολογικά επίπεδα, και όταν η έκλειψη έληξε η αποτελεσματικότητα αμέσως επανήλθε στα παλιά.

Αυτό όμως το γεγονός έδωσε στον Murphy κάποιες ενδείξεις. Υποψιάζεται δηλαδή ότι η σκόνη στο φεγγάρι είτε σκέπασε σαν στρώμα την επιφάνεια των κατόπτρων ή έχει γδάρει το υλικό τεφλόν που τα καλύπτει. Και τα δύο σενάρια που θα αυξήσουν την ποσότητα της θερμότητας που απορροφούν τα κάτοπτρα, έτσι κατά τη διάρκεια μιας πανσέληνου το φως του ήλιου πέφτει πάνω στα κάτοπτρα τα θερμαίνει και τους αλλάζει τις οπτικές τους ιδιότητες.

Οι επιστήμονες αναφέρουν ότι ακόμα και μια διαφορά θερμοκρασίας 4 βαθμών στον ανακλαστήρα είναι αρκετή για να μειώσει την αποτελεσματικότητά του κατά ένα συντελεστή δέκα.

Το τελικό αποτέλεσμα είναι τα κάτοπτρα να μην αντανακλούν το φως τόσο αποτελεσματικά. Παρόλο που η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα, σκεπάζεται από σκόνη που οφείλεται από τους μικρομετεωρίτες, που κτυπούν την επιφάνεια της συνεχώς από το διάστημα.

Ο Murphy πήγε πίσω στα αρχεία των μετρήσεων που έγιναν από το 1970 και διαπίστωσε ότι το πρόβλημα εμφανίστηκε για πρώτη φορά μεταξύ 1979 και 1984, και από τότε χειροτερεύει συνεχώς. Αρχικά, τα ρωσικά κάτοπτρα Lunakhod είχαν επιδόσεις 25% καλύτερες από ό,τι είχε το καλύτερο των ανακλαστήρων του Απόλλωνα. Σήμερα είναι δέκα φορές χειρότερο, και μάλιστα το Lunakhod 1 δεν αντικατοπτρίζει καθόλου.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα ευρήματα είναι σημαντικά για τις μελλοντικές αποστολές στη Σελήνη. «Τα στοιχεία για τη σημαντική επιδείνωση των επιδόσεων των σεληνιακών ανακλαστήρων με την πάροδο του χρόνου, κάνει σημαντικό το γεγονός να εξεταστεί η μακροπρόθεσμη χρησιμότητα των επόμενων συσκευών που θα προταθούν για τη σεληνιακή επιφάνεια,» λένε.

Πηγή: ANI