Espejo, espejo, en la Luna

Imagen del retro reflector láser MoonLIGHT. Crédito: IFN.

Espejo, espejo, en la Luna, ¿qué tan lejos estás? 

MoonLIGHT o ‘Moon Laser Instrumentation for General relativity/geophysics High-accuracy Tests’  busca la respuesta a esta y más preguntas sobre la relatividad general, la dinámica gravitacional del sistema Tierra-Luna y el interior lunar profundo.  

, fotografiado aquí, que permite que los rayos láser enviados desde la Tierra se reflejen desde la Luna a los receptores en nuestro planeta. Esto permite una medición muy precisa de las distancias entre el reflector y la estación terrestre.

Esta técnica, conocida como rango láser lunar, se ha utilizado desde las misiones Apolo para investigar la teoría de la relatividad general de Einstein, la geofísica lunar y la dinámica Tierra-Luna, entre otros campos de estudio. Sin embargo, los datos de los retro reflectores de la era Apolo no son tan precisos debido a las vibraciones lunares, o al retraso y la disminución percibidos de la Luna cuando se ve desde la Tierra, causado por su órbita excéntrica e inclinada respecto de nuestro planeta.

El retrorreflector MoonLIGHT puede reducir este error gracias a su diseño compacto de próxima generación. El reflector único y más grande con una cara frontal de 100 mm de diámetro puede mejorar la precisión en milímetros.

MoonLIGHT, desarrollado por el Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear y administrado por la ESA, se lanzará en 2024 en la iniciativa de Servicios de Carga Lunar Comercial de la NASA en la región Reiner Gamma de la Luna, que tiene una de las características naturales más distintivas y enigmáticas de la Luna, llamado remolino lunar, caracterizado por una alta luminosidad superficial (albedo) y la presencia muy rara de un campo magnético local.

Fuente: ESA / INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Frascati (Roma), Italia.

Artículo original: ‘Mirror, mirror, on the Moon‘. Dec. 8, 2021.

Material relacionado

El experimento de APOLO que sigue dando resultados.

APOLLO (Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation) disparando un láser a la Luna. El pulso del láser se refleja en los
retro reflectores de la Luna (ver más abajo) y se devuelve al telescopio. 
El tiempo de ida y vuelta indica la distancia a la Luna con gran precisión. En esta imagen, la Luna está muy sobre expuesta, necesario para hacer visible el rayo láser.

Crédito: Wkimedia Commons.

Neil Armstrong, Buzz Aldrin y Michael Collins se retiraron de la Luna hace 52 años, pero uno de los experimentos que dejaron allí continúa devolviendo nuevos datos hasta el día de hoy: matrices de prismas que reflejan la luz hacia su fuente, y permiten la comprensión de varios aspectos del sistema “Tierra – Luna”. Junto con los astronautas del Apolo 11, los del Apolo 14 y 15 también dejaron matrices: los del Apolo 11 y 14 tienen 100 prismas de vidrio de cuarzo (llamados cubos de esquina) cada uno, mientras que la matriz del Apolo 15 tiene 300.

El siguiente artículo lo presenta y contiene además una selección de recursos sobre el tema.

Videos

El siguiente vídeo producido por el JPL, de la época del Programa Apollo, describe el trabajo en el observatorio Lure (Hawái) en el área de búsqueda de distancias Lunares. Este trabajo utiliza tecnología láser para medir la distancia a la Luna con una precisión de una pulgada.

La Dra. Russet McMillan nos muestra la operativa de la medida de distancias a la Luna desde las instalaciones del Observatorio Apache Point:

Sobre el desarrollo de los retro reflectores láser y su aplicación en las misiones

La siguiente presentación muestra el desarrollo y la aplicación de los retro reflectores láser en una variedad de misiones actuales y futuras:

Sobre la región Reiner Gamma de la Luna

Imagen de contexto LROC WAC.  Formación Reiner Gamma (alta reflectancia).
Créditos:
NASA / GSFC / Arizona State University.

Identificada por primera vez por los primeros astrónomos durante el Renacimiento, la formación Reiner Gamma ha sido objeto de intenso estudio científico durante casi cinco décadas y es uno de los objetivos de mayor prioridad para la futura exploración lunar humana. Reiner Gamma es una de las características naturales más distintivas de la Luna. Este sorprendente remolino en forma de renacuajo tiene una reflectancia significativamente mayor que los basaltos de los mares circundantes. Las dos publicaciones a continuación lo abordan.

Curiosidades

Una consecuencia del gradual alejamineto de la Luna y el consiguiente alargamiento del día terrestre: Los eclipses totales de Sol no serán para siempre.

Curiosity Observa a Fobos Eclipsando Parcialmente al Sol: Sol 2359: Esta serie de imágenes muestra a la luna marciana PFobos cruzando frente al Sol, como lo vio el rover Curiosity Mars de la NASA el Martes 26 de Marzo de 2019 (Sol 2359). La velocidad está aumentada 10 veces.  Más información.
Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Imagen completa y pie de foto ›

El tamaño de la Luna y su distancia a la Tierra dan lugar a una maravillosa coincidencia para aquellos de nosotros que vivimos aquí en la Tierra. La Luna es aproximadamente 400 veces más pequeña que el Sol, pero también está aproximadamente 400 veces más cerca nuestro que él. El resultado es que desde la Tierra, parecen ser del mismo tamaño. Y cuando su órbita alrededor de la Tierra lleva a la Luna directamente entre la Tierra y el Sol, la Luna bloquea nuestra visión del Sol en lo que llamamos un eclipse solar. Esto es lo mismo que cuando usas el pulgar para bloquear la visión de un objeto que es mucho más grande y está mucho más alejado de tí que el largo de tu brazo.

Sabemos a partir de los medidas tomadas con los reflectores de rayos láser dejados en la Luna por los astronautas del Programa Apollo, que la Luna está ganando energía y se está alejando de la Tierra 3.8 cm por año. Esto se debe a que la velocidad de rotación de la Tierra es mayor que la velocidad orbital de la Luna por lo cual los bultos de marea inducidos por la Luna en los océanos, se ubican de modo que el más cercano a la Luna está por delante de ella, y el efecto neto de ambos sobre ella es una fuerza tirando en el sentido de su movimiento orbital y entonces ganando energía. Esta energía ganada por la Luna proviene de la energía de rotación de la Tierra, por lo cual el día terrestre se va alargando gradualmente.

La desaceleración de la rotación de la Tierra debido a las mareas causadas por la atracción gravitacional de la Luna y la aceleración que acompaña al movimiento orbital de la Luna debido a la atracción de la protuberancia de las mareas de la Tierra. 
Crédito: Ashok K. Singal / ResearchGate.

Dentro de unos cuantos miles de años la Luna se habrá alejado lo suficiente como para que su tamaño aparente en el cielo sea notoriamente menor que el del Sol y entonces la magia de los eclipses totales irá desapareciendo.

El tamaño aparente de Fobos en el cielo de Marte, es mucho menor que el tamaño aparente del Sol desde allí, por lo cual Marte no goza de la maravilla de los eclipses totales de Sol como aquí en la Tierra y entonces nos brinda un anticipo de lo que veremos cuando la Luna, en su camino de retirada, se haya alejado lo suficiente de la Tierra.

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