Пыль мешает советскому «Луноходу-1» отражать лазерный свет

Американские астрономы рассказали, как они облучают лазером советские луноходы. С каждым годом они блестят все хуже — виноваты Солнце и лунная пыль. Необычное явление, связанное с работой оставленного на Луне советскими и американскими миссиями оборудования, обнаружил Томас Мерфи, астроном из Университета Калифорнии в Сан-Диего.

В ходе трех американских миссий — Apollo 11, Apollo 14 и Apollo 15 — на Луну астронавтами на ее поверхности были оставлены специальные приборы, которые должные помочь в дальнейших экспериментах по лазерной локации Луны.

Так называемые уголковые отражатели позволяют отражать направленный на них луч света в направлении прихода независимо от того, откуда этот свет появился.

Опоздавшие обогнали впередиидущих Китайский луноход стал первым за последние 37 лет аппаратом, совершившим мягкую посадку на Луну. На Землю прислано уже более 4600 снимков. → Фоторепортаж (10)

Еще два уголковых отражателя, правда отличающихся по конструкции, были установлены на двух советских аппаратах «Луноход-1» и «Луноход-2». После выхода из строя «Лунохода-1» его точное местоположение утерялось, и до 2010 года, когда луноход был замечен зондом Lunar Reconnaisance Orbiter, в распоряжении ученых оставалось четыре уголковых отражателя, при помощи которых удавалось измерять расстояние до лунной поверхности.

Первоначально измерение расстояния до Луны при помощи уголковых отражателей позволяло достичь точности в 15 см — что в сотни раз точнее всех предыдущих методов.

Однако в последние годы, отчасти благодаря исследованиям команды Мерфи, работающей в обсерватории Апачи-Пойнт в Нью-Мексико, точность удалось увеличить до 1 мм.

Сегодня именно благодаря уголковым отражателям мы знаем, что из-за приливов на Земле Луна удаляется от нас примерно на 4 мм в год.

Несколько лет назад Мерфи заметил, что с годами отраженный от Луны лазерный свет стал ослабевать. «Каждый импульс посылает к Луне 10 17 (100 квадрилионов) фотонов, и при хороших условиях мы принимаем обратно только один», — говорит Мерфи.

Уголковый отражатель, оставленный миссией Apollo-14

Один отраженный фотон — это примерно в десять раз меньше расчетной величины. Ученые уверены, что это связано с тем, что на поверхности отражателей скопилась лунная пыль, мешающая распространению света.

Но самое интересное заключается в том, что максимальное ослабление сигнала происходит при полнолунии, когда лежащие в лунном грунте отражатели максимально освещены солнечным светом. В такие моменты и без того слабый отраженный сигнал падает еще на порядок. У советских уголковых отражателей этот эффект особенно выражен: в периоды полнолуний они вовсе не могут использоваться для лазерной локации.

Ученые предположили, что причина этого — в оптических искажениях, которые вызывает нагрев отражателей солнечными лучами. Этот нагрев увеличивается за счет осажденной на них пыли, поэтому в первые десять лет работы приборов на поверхности Луны он не проявлялся.

«Луноход-2» снят через 37 лет NASA обнародовало более 100 тысяч снимков лунной поверхности, сделанных камерой аппарата LRO. На них обнаружен трек пути советского... →

Одним из способов проверить эту гипотезу стало лазерное облучение отражателей в момент полного лунного затмения, когда уголковые отражатели оказываются в полной темноте, и 21 декабря 2010 года ученые провели такой эксперимент.

К счастью, погода над обсерваторией в тот день была малооблачной, и астрономы в течение пяти с половиной часов посылали лазерные импульсы в сторону трех американских отражателей и в сторону «Лунохода-1». И если отклик от американских отражателей в момент лунного затмения стал значительно сильнее, что подтвердило гипотезу, то сигнал от «Лунохода-1», обычно сравнимый по силе, не был получен вовсе. Ученые считают, что это связано со свойствами конструкции советского уголкового отражателя, который был изготовлен во Франции, и особенностями его установки на высоте одного метра от лунной поверхности.

«В общем, отражатели луноходов более восприимчивы к тепловым искажениям, чем у «Аполлонов», так что отсутствие отражения с «Лунохода-1» во время затмения не является таким уж сюрпризом», — пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Icarus.

Запыление и деградация уголковых отражателей дают представление о наличии пыли у поверхности Луны и ставят под сомнение возможность в будущем строить на Луне астрономические обсерватории. Узнать больше о том, как много пыли «висит» над поверхностью естественного спутника Земли, ученые намерены с помощью недавно запущенной миссии LADEE.

«Нефритовый заяц» как «Фобос-Грунт» Китайский «Нефритовый заяц» — первый луноход, совершивший посадку на Луну за последние 37 лет, — вышел из строя, успев... →

Отсутствие отклика с лунохода во время лунного затмения не означает, что от советских аппаратов перестали отражаться лучи лазера. О подробностях лазерного зондирования Луны «Газете.Ru» рассказал соавтор работы Рассет Макмиллан.

«Различное поведение отражателей «Аполлонов» и луноходов в момент затмения говорит нам о том, что происходит с оборудованием более чем за 40 лет. Мы планируем новые наблюдения в лунное затмение в апреле 2014 года, если позволит погода.

Возможно, у нас будет шанс увидеть, что рефлекторы лунохода восстановятся после солнечного света.

Мы также получаем фотоны с «Лунохода-2». Сигнал слабее, чем с первого, и мы лишь редко их можем регистрировать при солнечном освещении. «Луноход-2» мы наблюдаем с начала нашей программы в 2005 году, а первый луноход – с 2010 года, как только его нашли.

Последний раз я видел оба лунохода в пятницу утром, незадолго до рассвета в Нью-Мексико, пишет «Газета.Ru»

Первый был освещен, второй находился в темноте. Завтра я попробую понаблюдать снова перед рассветом. Лазерным зондированием Луны сейчас занимаются две обсерватории мира: моя обсерватория Апачи-Пойнт и Обсерватория Лазурного берега (Франция). Я знаю, что французы прекратили наблюдения несколько лет назад, так что, возможно, мы остаемся единственными, кто делает это», — рассказал ученый.