science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het Apollo-experiment dat blijft geven

Astronaut Edwin E. Aldrin Jr. beweegt zich naar een positie om twee componenten van het Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP) op het oppervlak van de maan te plaatsen tijdens de Apollo 11 extravehicular activiteit. Het Passive Seismic Experiments Package (PSEP) zit in zijn linkerhand; en in zijn rechterhand is de Laser Ranging Retro-Reflector (LR3). Astronaut Neil A. Armstrong, commandant, nam deze foto met een 70 mm-camera op het maanoppervlak. Krediet:NASA

Neal Armstrong, Buzz Aldrin en Michael Collins vertrokken 50 jaar geleden van de maan, maar een van de experimenten die ze achterlieten, levert tot op de dag van vandaag nieuwe gegevens op:arrays van prisma's die licht terugkaatsen naar de bron, veel inzichten geven. Samen met de Apollo 11-astronauten, die van Apollo 14 en 15 lieten ook arrays achter:de Apollo 11 en 14 arrays hebben elk 100 kwartsglazen prisma's (hoekkubussen genoemd), terwijl de array van Apollo 15 300 heeft.

De lange levensduur van het experiment kan ten minste gedeeltelijk worden toegeschreven aan de eenvoud:de arrays zelf hebben geen stroom nodig. Vier telescopen bij observatoria in New Mexico, Frankrijk, Italië en Duitsland schieten met lasers op hen, het meten van de tijd die een laserpuls nodig heeft om van de reflectoren af ​​te kaatsen en naar de aarde terug te keren. Hierdoor kan de afstand worden gemeten tot op een fractie van een inch (enkele millimeters), en wetenschappers van het Jet Propulsion Laboratory analyseren de resultaten.

de baan, rotatie en oriëntatie van de maan worden nauwkeurig bepaald door het bereik van de maanlaser. De maanbaan en de oriëntatie van de draaiende maan zijn nodig voor ruimtevaartuigen die in een baan om de maan draaien en op de maan landen. Bijvoorbeeld, camera's op ruimtevaartuigen in een baan om de maan kunnen de reflecterende arrays zien, vertrouwen op hen als locaties nauwkeurig tot op minder dan een voet (een fractie van een meter).

Laserafstandsmetingen hebben ook ons ​​begrip van de dans tussen de maan en de aarde verdiept. De maan draait om de aarde op een gemiddelde afstand van 239, 000 mijl (385, 000 kilometer), maar maanlaserbereik heeft nauwkeurig aangetoond dat de afstand tussen de twee met 1,5 inch (3,8 centimeter) per jaar toeneemt.

De getijden in de oceanen van de aarde zijn het hoogst, niet wanneer de maan boven je hoofd staat, maar uren later. Het hoogste tij is ten oosten van de maan. Er zijn twee getijde-uitstulpingen, de tweede een halve dag later. De zwaartekracht tussen de getijde-uitstulpingen en de maan trekt tegen en vertraagt ​​de rotatie van de aarde, terwijl ze ook de maan naar voren trekt in de richting waarin deze beweegt in zijn baan om de aarde. De voorwaartse kracht zorgt ervoor dat de maan elke maand met 0,1 inch (3 millimeter) van de aarde wegdraait.

Een close-up, genomen op 5 februari 1971, van de laserafstandsreflector (LR3), die de Apollo 14-astronauten op de maan hebben ingezet tijdens hun extravehicular activiteit op het maanoppervlak. Krediet:NASA

Op een soortgelijke manier, De zwaartekracht van de aarde trekt aan de maan, waardoor twee getijde-uitstulpingen van het maangesteente ontstaan. In feite, de posities van de reflecterende arrays variëren zo veel als zes inch (15 centimeter) op en neer elke maand als de maan buigt. Door te meten hoeveel de arrays bewegen, hebben wetenschappers de elastische eigenschappen van de maan beter kunnen begrijpen (een meting hiervan, belde het liefdesnummer, is vernoemd naar wetenschapper A.E.H. Love).

Analyse van maanlasergegevens laat zien dat de maan een vloeibare kern heeft. Dit was een verrassing toen het twee decennia geleden werd ontdekt, omdat veel wetenschappers dachten dat de kern koel en solide zou zijn. De vloeibare kern beïnvloedt de richtingen in de ruimte van de noord- en zuidpool van de maan, welke maanlaser detecteert.

Einsteins zwaartekrachttheorie gaat ervan uit dat de aantrekkingskracht tussen twee lichamen niet afhangt van hun samenstelling. De zwaartekracht van de zon trekt de maan en de aarde aan. Als deze aantrekkingskracht afhing van de samenstelling van de twee objecten, het zou de maanbaan beïnvloeden. De aarde bevat meer ijzer dan de maan. Analyse van gegevens van het maanlaserbereik-experiment vindt geen verschil in hoe zwaartekracht de maan en de aarde aantrekt vanwege hun samenstelling.

De noordster bevindt zich bijna boven de aarde op de noordpool van de aarde. Die pool verandert van richting ten opzichte van de sterren door de aantrekkingskracht van de maan en de zon op de vorm van de aarde (de diameter aan de evenaar is groter dan de diameter aan de polen). De pool zal een cirkel aan de hemel uittekenen die in 26 terugkeert naar de poolster, 000 jaar. Deze beweging van de paal wordt gedetecteerd en gemeten door maanlaserbereik.

Met hernieuwde interesse in de verkenning van de maan, NASA heeft een nieuwe generatie reflectoren goedgekeurd die binnen het volgende decennium op het maanoppervlak moet worden geplaatst. De verbeterde prestaties van nieuwe reflectoren en hun bredere geografische spreiding op de maan zouden betere tests van de relativiteitstheorie van Einstein mogelijk maken, bestudeer het diepe maaninterieur, onderzoek naar de geschiedenis van onze hemelse naaste, en ondersteuning van toekomstige verkenningen. De erfenis van het eerste menselijke bezoek aan de maan een halve eeuw geleden zal worden voortgezet.