Sono cinque gli specchi catarifrangenti sulla superficie della Luna, di cui tre dagli equipaggi umani delle missioni Apollo 11, Apollo 14 e Apollo 15.

Vedete quei tre oggetti particolari in figura? Sono i tre pannelli catarifrangenti che gli equipaggi umani delle missioni Apollo 11, Apollo 14 e Apollo 15, hanno lasciato sulla superficie della Luna. Essi sono localizzati esattamente nei siti dove avenne l’allunaggio di queste missioni, e sono usati ancora oggi da osservatori sparsi tu tutto il mondo, al fine di ottenere misurazioni della distanza Terra-Luna con un’eccezionale accuratezza, precise al millimetro!

E infatti sufficiente puntare verso questi specchi dei raggi laser molto intensi, per poi misurare il tempo intercorso tra la loro emissione e la loro ricezione dopo essere stati riflessi indietro dagli specchi. Ovviamente, maggiore il tempo trascorso, maggiore sara’ la distanza Terra-Luna. Infatti, da cio’ si puo` ricavare la distanza della Terra-Luna tramite questa semplice equazione:

Ma come funzionano?

Come illustra lo schema proposto tra le immagini, il raggio laser che inviamo alla Luna diverge a causa dell’atmosfera terrestre. Solo un fotone su 30 milioni che inviamo sulla luna è abbastanza “fortunato” da colpire il riflettore mirato. Il riflettore è composto da piccoli prismi cubici, i quali riflettono la luce verso la Terra tramite un cono di 8 secondi d’arco d’apertura. Ciò significa che il raggio che ritorna sulla Terra copre un’area di circa 15 chilometri di diametro quando ritorna. Raccogliamo quindi tutto ciò che il nostro telescopio consentirà, ad esempio un’apertura di 3,5 metri raccogliera’ circa un fotone su 30 milioni tra quelli di ritorno. Sembra pochissimo, ma in verita’ non lo e’. L’impulso laser inviato verso la Luna ha infatti una intensita’ molto alta, 300 milioni di miliardi di fotoni nello spazio di due centimetri. Di questi, per effetto della divergenza del raggio a causa dell’atmosfera, solo uno su 30 milioni colpira’ il riflettore, ovvero 10 miliardi di fotoni in totale verranno riflessi verso la Terra. Di questi, una parte su 30 milioni colpira’ il rilevatore, ovvero circa 400 fotoni, abbastanza per avere un chiaro segnale rilevabile dai rilevatori.

Schema dell’utilizzo degli specchi lunari. Credits: Prof. Tom Murphy

Cosa abbiamo scoperto?

Queste misurazioni sono state effettuate da osservatori sparsi su tutto il globo per quasi 50 anni, ottenendo numerosi risultati di alto valore scientifico. Tra i molti, ve ne propongo tre:

  1. La distanza Terra-Luna sta aumentando al ritmo di 38 mm per anno;
  2. Sembra che la Luna abbia un nucleo liquido con un diametro pari al 20% del totale;
  3. La formulazione della gravita’ secondo la Relativita’ Generale sta predicendo l’orbita lunare in modo consistente con l’accuratezza delle attuali misurazioni laser (ovvero c’e’ un accordo al millimetro tra quanto predetto dalla Relativita` Generale e le misurazioni).

In conclusione

Le missioni Apollo non solo portarono per la prima volta l’uomo a camminare sulla Luna, ma furono anche un’occasione unica per spingere avanti la ricerca scientifica. Oltre a installare questi preziosi retroriflettori, i sei allunnaggi anche portato a Terra 382 kg di campioni di rocce lunari, fornendo una quantita` di nuovi dati di cui ancora oggi beneficiamo.

Fonti:

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