Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Apollo-eksperimentet, der bliver ved med at give

Astronaut Edwin E. Aldrin Jr. bevæger sig i retning af en position til at udsende to komponenter af Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP) på Månens overflade under Apollo 11's ekstravehikulære aktivitet. Passive Seismic Experiments Package (PSEP) er i hans venstre hånd; og i hans højre hånd er Laser Ranging Retro-Reflector (LR3). Astronaut Neil A. Armstrong, kommandør, tog dette billede med et 70 mm måneoverfladekamera. Kredit:NASA

Neal Armstrong, Buzz Aldrin og Michael Collins forlod månen for 50 år siden, men et af de eksperimenter, de efterlod, fortsætter med at returnere friske data den dag i dag:rækker af prismer, der reflekterer lyset tilbage mod dets kilde, giver masser af indsigt. Sammen med Apollo 11-astronauterne, dem fra Apollo 14 og 15 også venstre arrays:Apollo 11 og 14 arrays har hver 100 kvartsglasprismer (kaldet hjørneterninger) mens rækken af ​​Apollo 15 har 300.

Eksperimentets levetid kan i det mindste delvist tilskrives dets enkelhed:Arrays selv kræver ingen strøm. Fire teleskoper ved observatorier i New Mexico, Frankrig, Italien og Tyskland affyrer lasere mod dem, måling af den tid, det tager for en laserpuls at hoppe af reflektorerne og vende tilbage til Jorden. Dette gør det muligt at måle afstanden inden for en brøkdel af en tomme (et par millimeter), og forskere ved Jet Propulsion Laboratory analyserer resultaterne.

Banen, rotation og orientering af månen bestemmes nøjagtigt af månens laserafstand. Månens kredsløb og orienteringen af ​​den roterende måne er nødvendig for rumfartøjer, der kredser og lander på månen. For eksempel, kameraer på rumfartøjer i månens kredsløb kan se de reflekterende arrays, stole på dem som placeringer, der er nøjagtige til mindre end en fod (en brøkdel af en meter).

Lasermålinger har også uddybet vores forståelse af dansen mellem månen og jorden. Månen kredser om Jorden i en gennemsnitlig afstand på 239, 000 miles (385, 000 kilometer), men månelasermåling har præcist vist, at afstanden mellem de to øges med 1,5 tommer (3,8 centimeter) om året.

Tidevandet i jordens oceaner er højest, ikke når månen er over hovedet, men timer senere. Det højeste tidevand er øst for månen. Der er to tidevandsbuler, den anden en halv dag senere. Tyngdekraften mellem tidevandsbulerne og månen trækker mod og bremser Jordens rotation, samtidig med at den trækker månen fremad i den retning, den bevæger sig i sin bane om Jorden. Den fremadrettede kraft får månen til at spiralere væk fra Jorden med 0,1 tommer (3 millimeter) hver måned.

Et nærbillede, taget den 5. feb. 1971, af laserafstandsreflektoren (LR3), som Apollo 14-astronauterne satte ind på månen under deres ekstravehikulære aktivitet på månens overflade. Kredit:NASA

På lignende måde, Jordens tyngdekraft trækker på månen, forårsager to tidevandsbuler af måneklippen. Faktisk, positionerne af de reflekterende arrays varierer så meget som seks tommer (15 centimeter) op og ned hver måned, når månen bøjer sig. Måling af, hvor meget arrays bevæger sig, har gjort det muligt for forskerne bedre at forstå månens elastiske egenskaber (en måling af dette, kaldet kærlighedsnummeret, er opkaldt efter videnskabsmanden A. E. H. Love).

Analyse af månelaserdata viser, at månen har en flydende kerne. Dette var en overraskelse, da det blev opdaget for to årtier siden, fordi mange forskere troede, at kernen ville være kølig og solid. Den flydende kerne påvirker retningerne i rummet af månens nord- og sydpoler, som månelaseren registrerer.

Einsteins teori om tyngdekraften antager, at tyngdekraftens tiltrækning mellem to legemer ikke afhænger af deres sammensætning. Solens tyngdekraft tiltrækker månen og jorden. Hvis denne attraktion afhang af sammensætningen af ​​de to objekter, det ville påvirke månens kredsløb. Jorden indeholder mere jern end månen. Analyse af data fra månens laserområde-eksperiment finder ingen forskel på, hvordan tyngdekraften tiltrækker månen og jorden på grund af deres sammensætning.

Nordstjernen er næsten over hovedet ved Jordens nordpol. Den pol ændrer retning sammenlignet med stjernerne på grund af månens og solens tyngdekraft på Jordens form (diameteren ved ækvator er større end diameteren ved polerne). Polen vil spore en cirkel på himlen tilbage til nordstjernen i 26. 000 år. Denne bevægelse af polen registreres og måles ved hjælp af månelaserafstand.

Med fornyet interesse for udforskningen af ​​månen, NASA har godkendt en ny generation af reflektorer, der skal placeres på månens overflade inden for det næste årti. Den forbedrede ydeevne af nye reflektorer og deres bredere geografiske fordeling på månen ville tillade forbedrede test af Einsteins relativitetsteori, studere det dybe månens indre, undersøgelse af vores himmelske nabos historie, og støtte til fremtidig udforskning. Arven fra det første menneskelige besøg på månen for et halvt århundrede siden vil blive videreført.