달의 미스터리를 어떻게 해결하나요? 레이저를 발사하세요

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삼엽충

연구자들은 수십 년 동안 달 표면에 남겨진 반사 프리즘을 사용해 왔지만 효율성에 점점 더 많은 문제가 발생했습니다.

캐서린 코르네이(Katherine Kornei)

달이 멀어지고 있습니다. 매년 우리로부터 약 1인치 반 정도 멀어지고 있습니다. 지금으로부터 수억 년 후, 하늘에 있는 우리의 동반자는 더 이상 개기 일식이 없을 만큼 충분히 멀리 떨어져 있을 것입니다.

수십 년 동안 과학자들은 달 표면에 남겨진 역반사체라고 알려진 빛 반사 패널에 레이저를 발사한 다음 빛의 왕복 시간을 측정하여 달의 후퇴를 측정해 왔습니다. 그러나 달의 5개 역반사체는 오래되어 이제 역광을 반사하는 데 훨씬 덜 효율적입니다. 달 먼지 층이 원인일 수 있는지 확인하기 위해 연구자들은 대담한 계획을 고안했습니다. 그들은 시속 수천 마일의 속도로 달 표면을 스치고 지나가는 NASA 우주선에 장착된 훨씬 작지만 새로운 역반사체에서 레이저 빛을 반사했습니다. 그리고 그것은 효과가 있었습니다.

이 결과는 이번 달 지구, 행성 및 우주 저널에 게재되었습니다.

인간이 달에 남긴 모든 것 중에서 아폴로 우주비행사와 두 대의 소련 로봇 탐사선이 전달한 5개의 역반사경은 과학적으로 가장 중요한 것 중 하나입니다. 이것은 매우 긴 척도와 유사합니다. 레이저 빛이 달까지 이동하고 역반사체에 반사되어 지구로 돌아오는 데 걸리는 시간(대략 2.5초, 전후)을 정확하게 측정함으로써 과학자들은 달 사이의 거리를 계산할 수 있습니다. 그리고 지구.

유리 코너-큐브 프리즘 배열은 이러한 우주적 도탄을 가능하게 합니다. 이러한 광학 장치는 들어오는 빛을 정확히 원래 위치로 반사하여 역반사기가 촘촘하고 깔끔하게 뒤집힌 방향으로 광자를 보내는 것을 보장합니다.

시간이 지남에 따라 반복적으로 측정하면 연구자들은 달의 궤도, 우주에서의 정확한 방향, 심지어 내부 구조에 대한 더 나은 그림을 종합할 수 있습니다.

그러나 1969년부터 1973년까지 전달된 달의 여행가방 크기의 역반사체는 이제 낡은 모습을 보여주고 있습니다. 어떤 경우에는 기대했던 것보다 효율이 10분의 1 정도에 불과하다고 이번 연구에 참여하지 않은 샌디에이고 캘리포니아 대학의 물리학자 톰 머피(Tom Murphy)는 말했습니다. “수익률이 심각하게 저하되었습니다.”

한 가지 명백한 원인은 역반사체에 쌓인 달 먼지입니다. 먼지는 달 표면에 부딪힌 운석에 의해 튀어 나올 수 있습니다. 우주비행사들이 방문하는 동안 달 슈트를 코팅했는데, 만약 인간이 달을 식민지화한다면 심각한 문제가 될 것으로 예상된다.

역반사체가 달 표면에 배치된 지 거의 50년이 지났지만, 2009년에 발사된 NASA 우주선은 대략 문고본 크기의 역반사체를 운반하고 있습니다. 달 정찰 궤도선(Lunar Reconnaissance Orbiter)은 두 시간에 한 번씩 달 주위를 돌며 수백만 장의 달 표면 고해상도 이미지를 집으로 전송합니다.

NASA 고다드 우주 비행 센터의 행성 과학자인 에르완 마자리코(Erwan Mazarico)는 동료들과 함께 달 먼지가 달의 역반사체에 영향을 미칠 수 있다는 가설을 테스트했습니다.

그러나 그것은 또한 움직이는 표적이기도 하다. 궤도선은 시속 3,600마일의 속도로 달 표면을 스쳐 지나갑니다. "고정된 목표물을 타격하는 것은 충분히 어렵습니다"라고 달 표면의 역반사체를 사용하는 프로젝트인 아파치 포인트 천문대 달 레이저 거리 측정 작전(APOLLO)을 이끄는 머피 박사는 말했습니다. 표면. "우리는 당신에게 더 작은 어레이를 제공하고 그것이 당신에게 움직일 수 있도록 할 것입니다."

2017년 마자리코 박사와 그의 동료들은 칸에서 차로 약 30분 거리에 있는 프랑스 그라스 근처 역에서 궤도선의 역반사체를 향해 적외선 레이저를 발사하기 시작했습니다. 2018년 9월 4일 오전 3시경, 그들은 첫 번째 성공을 기록했습니다. 왕복 여행을 한 25개의 광자를 탐지한 것입니다.

연구원들은 2019년 가을까지 세 가지 성공을 더 달성했습니다. 궤도선의 역반사체 크기가 더 작은 것을 고려한 후, Mazarico 박사와 그의 동료들은 그것이 아폴로 역반사체보다 더 효율적으로 광자를 반환하는 경우가 많다는 사실을 발견했습니다.