Apollo atstarotāju bloku noslēpumainā degradācija

Mēness lāzera attāluma noteikšanas eksperimenti ir radījuši interesantas informācijas krātuvi par Mēnesi, piemēram, ka tas spirālē no mums attālinās ar ātrumu 38 mm gadā.

Eksperimenti ir vienkārši. Astronomi raida lāzera impulsu uz atstarotāju, ko Apollo 15 misija novieto uz Mēness virsmas, un pēc tam aptuveni 2 sekundes vēlāk izmanto teleskopu, lai meklētu atspulgu.

Novērojumi ir izaicinoši. No 10^17 fotoniem, kas katrā impulsā virzās uz Mēnesi, vidēji tikai viens atgriežas atpakaļ. Un tikai tad, ja ir labi redzēt apstākļi.

Labos apstākļos astronomi bieži vēršas uz Apollo 11 un 14 misiju atstātajiem blokiem, kas ir tikai trešdaļa no Apollo 15 izmēra un tāpēc ir grūtāk pamanāmi. Ja novērotājiem paveicas, viņi var izmēģināt arī krievu Lunakhod 2 masīvu (masīvs Lunakhod 1 nav redzēts kopš 1971. gada).

Kopumā astronomi ir veikuši novērojumus kopš 1969. gada, vispirms no Makdonalda observatorijas Rietumteksasā un vēlāk no Apache Point observatorijas Ņūmeksikā. Tas viņiem nodrošina ievērojamu datubāzi, ar kuras palīdzību var analizēt atstarotāju uzvedību.

Tātad, kā šiem atstarotājiem gadu gaitā ir veicies skarbajos apstākļos uz Mēness virsmas? Šo jautājumu šodien uzrunā Toms Mērfijs no Kalifornijas Sandjego universitātes un daži draugi. Un to analīze rada interesantu problēmu.

Pirmkārt, viņi saka, ka visu trīs Apollo atstarotāju bloku efektivitāte viņu uzturēšanās laikā uz Mēness ir samazinājusies par lielumu. Lunakhod atstarotājam veicies vēl sliktāk. Kad tas 1973. gadā ieradās uz Mēness, tā signāls bija par 25 procentiem spēcīgāks nekā Apollo 15. Šodien ir desmit reizes sliktāk.

Kas noticis ar šo rīku?

Atstarotāji sastāv no kubisko prizmu masīva, kas darbojas ar pilnīgu iekšējo atstarošanos. Turklāt Lunakhod prizmām ir sudrabotas virsmas un tās ir vairāk pakļautas. Šī sudraba degradācija, iespējams, izskaidro tā relatīvo veiktspējas samazināšanos.

Bet kas ir izraisījis Apollo prizmu degradāciju? Viss, kas nosēžas uz prizmu optiskajām virsmām vai bojā tās, samazinās kopējo iekšējo atspīdumu efektivitāti. Mērfijs un kolēģi apspriež vairākas iespējas, piemēram, mikrometeorītu bojājumus, Mēness putekļu agregāciju un teflona montāžas gredzenu bojājumus, kas, iespējams, atstājuši nogulsnes uz prizmu aizmugurējās virsmas.

Jebkurš no šiem mehānismiem varētu būt iemesls kritumam, taču to ir grūti noteikt.

Tomēr ir vēl viena intriģējošāka mīkla par lāzera diapazona datiem. Kad Mēness ir pilns, visu Apollo atstarotāju efektivitāte samazinās vēl par desmit. Mērfijs un kolēģi ir izslēguši tādus uz zemes radītus efektus kā fotonu detektoru piesātinājums, kad mēness ir spilgts.

Tātad, kāpēc tas notiek? Viens pavediens ir iegūts, pētot atdevi pilnīgu Mēness aptumsumu laikā. 15 minūšu laikā pēc aptumsuma iestāšanās atstarotāju efektivitāte atgriežas normālā līmenī. Kad aptumsums beidzas un Mēness atkal ir pilns, efektivitāte uzreiz atkal krītas.

Tas skaidri norāda uz termisko efektu. Kad Saule atrodas zemu Mēness debesīs, tās stari nevar tieši iekļūt prizmās, kas ir padziļinātas masīvos. Bet, kad Saule atrodas virs galvas (tas ir tad, kad Mēness uz Zemes šķiet pilns), tās stari virzās tieši prizmās. Tas, iespējams, karsē prizmas, izkropļo tās un samazina to atspulgu efektivitāti.

Bet kāpēc tagad? Pilnmēness efekts nebija problēma Mēness mērīšanas sākuma dienās.

Putekļi, iespējams, ir visticamākais novērotās degradācijas kandidāts, saka Mērfijs un citi. Saules gaismu, iespējams, absorbē putekļi uz optiskajām virsmām, kas savukārt silda silīcija prizmas.

Ir zināms, ka putekļi lidinās virs Mēness virsmas elektrostatisko spēku un mikrometeorītu trieciena dēļ, iespējams, regulāri sūta dažus uzpūtienus Mēness atmosfērā.

Interesants darbs. Un tas ir vairāk nekā ejošs daudzu astronomu interese, jo tas ietekmē ikvienu, kas nākotnē plāno sūtīt rīkus uz Mēnesi. Dažādi astronomi vēlas nosūtīt teleskopus uz Mēnesi, jo īpaši tā tālāko pusi, jo tur ir milzīgi redzamības apstākļi un tas ir izolēts no Zemes. Izstrādājot šīs lietas, būs ļoti svarīgi zināt, kā ir veicies Apollo rīkiem.

Atsauce: arxiv.org/abs/1003.0713 : Ilgtermiņa optisko ierīču degradācija uz Mēness

paslēpties