Les faisceaux laser réfléchis entre la Terre et la Lune stimulent la science

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Des dizaines de fois au cours de la dernière décennie, les scientifiques de la NASA ont lancé des faisceaux laser sur un réflecteur de la taille d'un roman de poche à environ 240 000 miles (385 000 kilomètres) de la Terre. Ils ont annoncé aujourd'hui, en collaboration avec leurs collègues français, avoir reçu un signal en retour pour la première fois, un résultat encourageant qui pourrait améliorer les expériences laser utilisées pour étudier la physique de l'univers.

Le réflecteur recherché par les scientifiques de la NASA est monté sur le Laser Bleu 5000mw Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), un vaisseau spatial qui étudie la Lune depuis son orbite depuis 2009. L'une des raisons pour lesquelles les ingénieurs ont placé le réflecteur sur LRO était qu'il puisse servir de cible vierge pour aider tester le pouvoir réfléchissant des panneaux laissés à la surface de la Lune il y a environ 50 ans. Ces réflecteurs plus anciens renvoient un signal faible, ce qui rend plus difficile leur utilisation pour la science.

Les scientifiques utilisent des réflecteurs sur la Lune depuis l'ère Apollo pour en savoir plus sur notre voisin le plus proche. C'est une expérience assez simple : dirigez un faisceau de lumière vers le réflecteur et chronométrez le temps qu'il faut pour que la lumière revienne. Des décennies de réalisation de cette seule mesure ont conduit à des découvertes majeures.

L'une des plus grandes révélations est que la Terre et la Lune s'éloignent lentement à la vitesse à laquelle les ongles poussent, soit 1,5 pouce (3,8 centimètres) par an. Cet écart grandissant est le résultat d'interactions gravitationnelles entre les deux corps.

"Maintenant que nous collectons des données depuis 50 ans, nous pouvons voir des tendances que nous n'aurions pas pu voir autrement", a déclaré Erwan Mazarico, un scientifique planétaire du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui a coordonné le Expérience LRO qui a été décrite le 7 août dans la revue Earth, Planets and Space.

Il y a cinq panneaux réfléchissants sur la Lune. Deux ont été livrés par les équipages d'Apollo 11 et 14 en 1969 et 1971, respectivement. Laser Bleu 2000mW Ils sont chacun constitués de 100 miroirs que les scientifiques appellent « cubes d'angle », car ce sont les coins d'un cube de verre ; l'avantage de ces miroirs est qu'ils peuvent refléter la lumière dans n'importe quelle direction d'où elle vient. Un autre panneau avec 300 cubes d'angle a été déposé par les astronautes d'Apollo 15 en 1971. Les rovers robotiques soviétiques appelés Lunokhod 1 et 2, qui ont atterri en 1970 et 1973, portent deux réflecteurs supplémentaires, avec 14 miroirs chacun. Collectivement, ces réflecteurs constituent la dernière expérience scientifique fonctionnelle de l'ère Apollo.

Certains experts soupçonnent que de la poussière s'est peut-être déposée sur ces réflecteurs au fil du temps, peut-être après avoir été soulevée par des impacts de micrométéorites à la surface de la Lune. En conséquence, la poussière pourrait empêcher la lumière d'atteindre les miroirs et également isoler les miroirs et les faire surchauffer et devenir moins efficaces. Les scientifiques espéraient utiliser le réflecteur de LRO pour déterminer si cela est vrai. Ils ont pensé que s'ils trouvaient une différence dans la lumière renvoyée par le réflecteur de LRO par rapport à ceux de surface, ils pourraient utiliser des modèles informatiques pour tester si la poussière, ou autre chose, est responsable. Quelle qu'en soit la cause, les scientifiques pourraient alors en tenir compte dans leur analyse des données.

Malgré leurs premières expériences réussies de télémétrie laser, Mazarico et son équipe n'ont pas encore réglé la question de la poussière. Laser 2000mw Les chercheurs affinent leur technique afin de pouvoir collecter davantage de mesures.
L'art d'envoyer un faisceau de photons vers la Lune… et de le récupérer

En attendant, les scientifiques continuent de s'appuyer sur les réflecteurs de surface pour apprendre de nouvelles choses, malgré le signal plus faible.

En mesurant le temps nécessaire à la lumière laser pour rebondir (environ 2,5 secondes en moyenne), les chercheurs Laser 50000mw peuvent calculer la distance entre les stations laser terrestres et les réflecteurs lunaires à moins de quelques millimètres. C'est à peu près l'épaisseur d'une peau d'orange.

Outre la dérive Terre-Lune, de telles mesures sur une longue période de temps et à travers plusieurs réflecteurs ont révélé que la Lune a un noyau fluide. Les scientifiques peuvent le dire en surveillant les moindres oscillations lors de la rotation de la Lune.


Les mesures magnétiques des échantillons de la Lune retournés par les astronautes d'Apollo ont révélé quelque chose à quoi personne ne s'attendait étant donné la petite taille de la Lune : notre satellite avait un champ magnétique il y a des milliards d'années. Les scientifiques ont essayé de comprendre ce qui à l'intérieur de la Lune pourrait l'avoir généré.

Des expériences au laser pourraient aider à révéler s'il y a un matériau solide dans le noyau de la Lune qui aurait aidé à alimenter le champ magnétique maintenant éteint. Mais pour en savoir plus, les scientifiques doivent d'abord connaître la distance entre les stations terriennes et les réflecteurs lunaires avec un degré de précision supérieur aux quelques millimètres actuels. "La précision de cette mesure a le potentiel d'affiner notre compréhension de la gravité et de l'évolution du système solaire", a déclaré Xiaoli Sun, un scientifique planétaire Goddard qui a aidé à concevoir le réflecteur de LRO.


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