Paslaptingas „Apollo“ atšvaitų matricų degradavimas

Mėnulio lazerinio nuotolio nustatymo eksperimentai sukūrė įdomios informacijos apie Mėnulį lobyną, pavyzdžiui, kad jis spirale tolsta nuo mūsų 38 mm per metus greičiu.

Eksperimentai paprasti. Astronomai paleidžia lazerio impulsą į atšvaitą, kurį ant Mėnulio paviršiaus padėjo misija „Apollo 15“, o po maždaug 2 sekundžių naudojasi teleskopu, kad ieškotų atspindžio.

Pastebėjimai yra sudėtingi. Iš 10^17 fotonų, kurie nukeliauja link Mėnulio kiekvienu impulsu, vidutiniškai tik vienas grįžta atgal. Ir tik tada, jei sąlygos matyti yra geros.

Kai sąlygos yra geros, astronomai dažnai taikosi į Apollo 11 ir 14 misijų paliktas matricas, kurios yra tik trečdalis Apollo 15 dydžio ir todėl sunkiau įžiūrimos. Jei stebėtojams pasiseks, jie taip pat gali pabandyti įsigyti rusišką Lunakhod 2 masyvą (masyvas Lunakhod 1 nebuvo matytas nuo 1971 m.).

Apskritai, astronomai stebėjimus atlieka nuo 1969 m., pirmiausia iš MacDonaldo observatorijos Vakarų Teksase, o vėliau iš Apache Point observatorijos Naujojoje Meksikoje. Tai suteikia jiems didelę duomenų bazę, kurioje galima analizuoti atšvaitų elgesį.

Taigi kaip šiems atšvaitams per daugelį metų sekėsi atšiauriomis mėnulio paviršiaus sąlygomis? Šį klausimą šiandien sprendžia Tomas Murphy iš Kalifornijos universiteto San Diego ir keli bičiuliai. Ir jų analizė kelia įdomią problemą.

Visų pirma, jie sako, kad visų trijų „Apollo“ atšvaitų matricų efektyvumas sumažėjo per jų viešnagę Mėnulyje. Lunakhodo atšvaitui sekėsi dar blogiau. Kai 1973 m. jis atvyko į Mėnulį, jo signalas buvo 25 procentais stipresnis nei Apollo 15. Šiandien dešimt kartų blogiau.

Kas atsitiko šiam įrankiui?

Atšvaitai susideda iš daugybės kubinių prizmių, kurios veikia pagal visišką vidinį atspindį. Be to, Lunakhod prizmės turi sidabruotus paviršius ir yra labiau atidengtos. Šio sidabravimo pablogėjimas tikriausiai paaiškina jo santykinį našumo sumažėjimą.

Bet kas sukėlė „Apollo“ prizmių degradaciją? Viskas, kas nusėda ant prizmių optinių paviršių arba juos pažeidžia, sumažins bendrųjų vidinių atspindžių efektyvumą. Murphy ir bendradarbiai aptaria keletą galimybių, pavyzdžiui, mikrometeorito pažeidimą, mėnulio dulkių susikaupimą ir tefloninių tvirtinimo žiedų gedimą, dėl kurių gali likti nuosėdų prizmių galiniame paviršiuje.

Bet kuris iš šių mechanizmų gali lemti kritimą, tačiau jį sunku nustatyti.

Tačiau yra dar vienas intriguojantis galvosūkis apie lazerio nuotolio nustatymo duomenis. Kai Mėnulis pilnas, visų „Apollo“ atšvaitų efektyvumas sumažėja dar dešimt kartų. Murphy ir bendradarbiai atmetė antžeminius efektus, tokius kaip jų fotonų detektorių prisotinimas, kai mėnulis yra šviesus.

Taigi kodėl taip nutinka? Vienas iš užuominų kyla tiriant grąžą per visišką Mėnulio užtemimą. Per 15 minučių po užtemimo atšvaitų efektyvumas grįžta į normalų lygį. Kai užtemimas baigiasi ir Mėnulis vėl pilnas, efektyvumas iš karto vėl krenta.

Tai aiškiai rodo šiluminį efektą. Kai Saulė yra žemai Mėnulio danguje, jos spinduliai negali tiesiogiai patekti į prizmes, kurios yra įdubusiose matricose. Tačiau kai Saulė yra virš galvos (kai Mėnulis Žemėje pasirodo pilnas), jos spinduliai keliauja tiesiai į prizmes. Tai tikriausiai kaitina prizmes, jas iškraipo ir mažina jų atspindžių efektyvumą.

Bet kodėl dabar? Mėnulio pilnaties efektas nebuvo problema ankstyvosiomis mėnulio nuotolio dienomis.

Dulkės tikriausiai yra labiausiai tikėtinas pastebėtos degradacijos kandidatas, sako Murphy ir kt. Saulės šviesą tikriausiai sugeria dulkės ant optinių paviršių, kurios savo ruožtu šildo silicio dioksido prizmes.

Yra žinoma, kad dulkės sklando virš Mėnulio paviršiaus dėl elektrostatinių jėgų ir mikrometeorito smūgių tikriausiai reguliariai siunčia keletą pūslių į Mėnulio atmosferą.

Įdomus darbas. Ir tai, kas kelia daugiau nei trumpalaikio susidomėjimo daugeliui astronomų, nes turi įtakos visiems, galvojantiems ateityje siųsti įrangą į Mėnulį. Įvairūs astronomai nori siųsti teleskopus į Mėnulį, ypač tolimąją pusę, nes ten yra nepaprastų matymo sąlygų ir jis yra izoliuotas nuo Žemės. Kuriant šią medžiagą bus labai svarbu žinoti, kaip sekėsi „Apollo“ įranga.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1003.0713 : Ilgalaikis optinių įrenginių degradavimas Mėnulyje

paslėpti