月の謎をどうやって解く？ レーザーを発射してください

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三葉虫

研究者らは月の表面に残された反射プリズムを数十年にわたって使用してきましたが、その有効性に問題が生じることが増えてきました。

キャサリン・コーネイ著

月が遠ざかっていきます。 毎年、私たちから約1.5インチ遠ざかります。 今から何億年も経てば、空にいる私たちの仲間は十分に遠ざかり、皆既日食は起こらなくなるでしょう。

科学者たちは何十年もの間、月の表面に残された再帰反射板として知られる光を反射するパネルにレーザーを照射し、光の往復のタイミングを計ることで月の後退を測定してきた。 しかし、月にある 5 つの再帰反射板は古く、逆光を反射する効率が大幅に低下しています。 月の塵の層が原因である可能性があるかどうかを判断するために、研究者らは大胆な計画を立てました。時速数千マイルで月の表面をかすめるNASAの宇宙船に搭載された、はるかに小さいがより新しい再帰反射板でレーザー光を反射させました。 そしてそれはうまくいきました。

これらの結果は今月、地球、惑星、宇宙誌に掲載されました。

人類が月面に残したすべての物の中で、アポロ宇宙飛行士とソ連のロボット探査機2機によって届けられた5つの再帰反射板は、科学的に最も重要なものの1つである。 これらは非常に長い尺度のようなものです。レーザー光が月に到達し、再帰反射板で反射して地球に戻るまでにかかる時間を正確に計測することで (誤差はあるものの約 2.5 秒)、科学者は月と月の間の距離を計算できます。そして地球。

ガラスのコーナーキューブプリズムの配列がこの宇宙の跳弾を可能にします。 これらの光学デバイスは、入射光を反射して正確に来た場所に戻し、再帰反射器が確実にしっかりときちんとした反転で光子を送信します。

時間をかけて繰り返し測定を行うことで、研究者は月の軌道、空間内での正確な方向、さらには内部構造をより正確に把握できるようになります。

しかし、1969年から1973年にかけて納入された月のスーツケースサイズの再帰反射板は現在、老朽化が進んでいる。 研究には関与していないカリフォルニア大学サンディエゴ校の物理学者トム・マーフィー氏によると、場合によっては、その効率が予想の約10分の1にとどまるという。 「収益は大幅に落ち込んでいる。」

明らかな原因の 1 つは、再帰反射板に蓄積した月の塵です。 月の表面に衝突する隕石によって塵が舞い上がることがあります。 この物質は宇宙飛行士の訪問中に月面スーツを覆っており、人類が月に植民地を形成した場合、重大な問題になることが予想されている。

再帰反射板が月の表面に設置されてからほぼ 50 年が経ちますが、2009 年に打ち上げられた NASA の宇宙船には、文庫本ほどの大きさの再帰反射板が搭載されています。 その宇宙船であるルナー・リコネサンス・オービターは、2時間に1回月の周りを周回し、月面の高解像度画像を何百万枚も送信してきました。

NASAゴダード宇宙飛行センターの惑星科学者エルワン・マザリコ氏は、月偵察周回機は「原始的な目標を提供する」と述べ、同僚らとともに月の塵が月の再帰反射板に影響を与えている可能性があるという仮説を検証した。

しかし、それは動く標的でもあります。 周回船は時速3,600マイルで月の表面をかすめる 「静止した目標に命中させるのは十分に難しい」と、月の再帰反射板を使用するアパッチ・ポイント天文台の月面レーザー測距作戦（アポロ）プロジェクトを率いるマーフィー博士は語った。表面。 「私たちはあなたに小さなアレイを提供し、あなたに向かって動かします。」

2017年、マザリコ博士とその共同研究者らは、カンヌから車で約30分のフランス、グラース近郊のステーションから周回機の再帰反射器に向けて赤外線レーザーを発射し始めた。 2018年9月4日の午前3時頃、彼らは最初の成功、つまり往復した25個の光子の検出を記録した。

研究者らは、2019年の秋までにさらに3回の成功を収めた。オービターの再帰反射鏡のサイズが小さいことを考慮した後、マザリコ博士と同僚​​は、それがアポロの再帰反射鏡よりも効率的に光子を返すことが多いことを発見した。