Het laten stuiteren van een laser op de maan en het meten van de tijd die het licht nodig heeft om terug te keren naar de aarde is een bekend experiment dat bekend staat als Lunar Laser Ranging (LLR). Deze techniek wordt al tientallen jaren gebruikt om de baan van de maan te bestuderen, de afstand tot de aarde te meten en verschillende eigenschappen van het maan-aardesysteem te begrijpen. Hier volgt een stapsgewijze uitleg van hoe LLR werkt:

1. Laserzender:Een krachtige laserzender, meestal op aarde geplaatst, wordt gebruikt om korte pulsen van zeer gericht laserlicht naar de maan uit te zenden. Deze laserpulsen hebben een specifieke golflengte, vaak in het nabij-infrarode bereik, die zich efficiënt door de atmosfeer van de aarde kan voortplanten en het oppervlak van de maan kan bereiken.

2. Maanreflector:De maan zelf heeft geen natuurlijk reflecterend oppervlak dat geschikt is voor LLR. Daarom plaatsten astronauten tijdens de Apollo-missies gespecialiseerde retroreflector-arrays op het maanoppervlak. Deze retroreflectoren zijn gemaakt van een reeks kleine hoekspiegels die zijn ontworpen om het binnenkomende laserlicht rechtstreeks terug te reflecteren naar de bron op aarde.

3. Signaaloverdracht:Wanneer de laserpulsen van de aarde de retroreflectoren van de maan bereiken, reflecteren de spiegels het licht terug naar de aarde. Dit gereflecteerde laserlicht reist hetzelfde pad in omgekeerde richting en bestrijkt de afstand van de maan tot de aarde.

4. Signaalontvangst:Op aarde worden zeer gevoelige telescopen gebruikt om de zwakke laserlichtsignalen te verzamelen die door de retroreflectoren van de maan zijn weerkaatst. Deze telescopen zijn uitgerust met gespecialiseerde detectoren die het extreem zwakke licht kunnen meten dat van de maan terugkeert.

5. Tijdmeting:De tijd die de laserpulsen nodig hebben om van de aarde naar de maan en terug te reizen, wordt nauwkeurig gemeten met behulp van atoomklokken of andere uiterst nauwkeurige timingapparatuur. Door nauwkeurig de tijd tussen uitzending en ontvangst vast te leggen, kunnen wetenschappers de afstand tot de maan berekenen.

Door de heen- en terugreistijd van laserpulsen te meten en rekening te houden met verschillende andere factoren, zoals de rotatie van de aarde, atmosferische omstandigheden en relativistische effecten, hebben wetenschappers LLR gebruikt om nauwkeurige metingen te verkrijgen van de baan, de libratie en andere kenmerken van de maan. LLR heeft ook bijgedragen aan belangrijke ontdekkingen, waaronder de onregelmatigheden in de beweging van de maan en het bestaan ​​van de maankern.