Den mystiske nedbrydning af Apollo Reflector Arrays

Eksperimenter med månens laserafstand har frembragt en skattekiste af interessant information om Månen, for eksempel at den spiraler væk fra os med en hastighed på 38 mm om året.

Eksperimenterne er enkle. Astronomer affyrer en laserimpuls mod en reflektor placeret på månens overflade af Apollo 15-missionen og bruger derefter et teleskop til at lede efter refleksionen cirka 2 sekunder senere.

Observationerne er udfordrende. Af de 10^17 fotoner, der sætter ud mod Månen i hver puls, er det kun én, der kommer tilbage i gennemsnit. Og kun da, hvis forholdene er gode.

Når forholdene er gode, tager astronomerne ofte sigte på de arrays, der er efterladt af Apollo 11- og 14-missionerne, som kun er en tredjedel af størrelsen på Apollo 15'er og derfor sværere at se. Hvis observatørerne føler sig heldige, kan de måske også prøve det russiske Lunakhod 2-array (Lunakhod 1-arrayet er ikke blevet set siden 1971).

Alt i alt har astronomer taget observationer siden 1969, først fra MacDonald Observatory i West Texas og senere fra Apache Point Observatory i New Mexico. Dette giver dem en omfattende database, som de kan analysere reflektorernes adfærd med.

Så hvordan har disse reflekser klaret sig under de barske forhold på månens overflade gennem årene? Det er spørgsmålet, som Tom Murphy ved University of California San Diego og et par kammerater behandler i dag. Og deres analyse udgør et interessant problem.

Først og fremmest siger de, at effektiviteten af ​​alle tre Apollo-reflektorarrays er faldet med en størrelsesorden under deres ophold på Månen. Lunakhod-reflektoren har klaret sig endnu værre. Da den ankom til månen i 1973, var dens signal 25 procent stærkere end Apollo 15's. I dag er det ti gange værre.

Hvad er der sket med dette udstyr?

Reflekserne består af en række kubiske prismer, der fungerer ved total intern refleksion. Derudover har Lunakhod-prismerne forsølvede overflader og er mere udsatte. Nedbrydning af denne forsølvning forklarer sandsynligvis dets relative fald i ydeevne.

Men hvad har forårsaget nedbrydningen af ​​Apollo-prismerne? Alt, der sætter sig på eller beskadiger prismernes optiske overflader, vil reducere effektiviteten af ​​de totale interne refleksioner. Murphy og co diskuterer adskillige muligheder såsom mikrometeoritskader, månestøvsammenbygning og nedbrydningen af ​​Teflon-monteringsringene, som kan have efterladt aflejringer på bagsiden af ​​prismerne.

Enhver af disse mekanismer kan forklare faldet, men det er svært at fastgøre en.

Der er dog et andet mere spændende puslespil om laserafstandsdataene. Når Månen er fuld, falder effektiviteten af ​​alle Apollo-reflektorerne med endnu en faktor ti. Murphy og co har udelukket jordbaserede effekter såsom mætning af deres fotondetektorer, når månen er lys.

Så hvorfor sker dette? Et fingerpeg kommer fra undersøgelsen af ​​afkast under totale måneformørkelser. Inden for 15 minutter efter, at en formørkelse indtræffer, vender reflektorernes effektivitet tilbage til dets normale niveauer. Når formørkelsen slutter, og Månen er fuld igen, falder effektiviteten straks igen.

Det peger stærkt på en termisk effekt. Når Solen står lavt på månehimlen, kan dens stråler ikke direkte trænge ind i prismerne, som er forsænket i arrays. Men når Solen er over hovedet (hvilket er når Månen ser ud til at være fuld på Jorden), rejser dens stråler direkte ind i prismerne. Dette opvarmer sandsynligvis prismerne, forvrænger dem og reducerer effektiviteten af ​​deres refleksioner.

Men hvorfor nu? Fuldmåneeffekten var ikke et problem i de tidlige dage af månens rækkevidde.

Støv er måske den mest sandsynlige kandidat til den observerede nedbrydning, siger Murphy og co. Sollyset absorberes sandsynligvis af støv på de optiske overflader, som igen opvarmer silicaprismerne.

Støv er kendt for at svæve over månens overflade på grund af elektrostatiske kræfter og mikrometeoritpåvirkninger sender sandsynligvis et par pust ind i månens atmosfære med jævne mellemrum.

Interessant arbejde. Og en, der er af mere end forbigående interesse for mange astronomer, fordi den har konsekvenser for enhver, der tænker på at sende udstyr til Månen i fremtiden. Forskellige astronomer ønsker at sende teleskoper til Månen, især den fjerne side på grund af de enorme forhold at se der og dens isolation fra Jorden. At vide, hvordan Apollo-udstyret har klaret sig, vil være afgørende, når det kommer til at designe disse ting.

Ref: arxiv.org/abs/1003.0713 : Langsigtet nedbrydning af optiske enheder på månen

skjule