Проще измерить расстояние между Землей и Луной во время лунных затмений

Том Мерфи (Tom Murphy), физик Калифорнийского университета в Сан-Диего, направил лазерные лучи на отражатели, размещенные на Луне астронавтами Аполлона и беспилотными советскими луноходами. Мерфи способен измерить расстояние отсюда до Луны с точностью до миллиметра по времени возвращения источника света на Землю.

Сигналы, изначально слабые, исчезли с течением времени. Мерфи руководит проектом обсерватории Апачи-Пойнт, которая посылает лазерные импульсы 100 квадриллионов фотонов. В среднем только один одинокий фотон вернулся из каждого импульса.

Скорость возврата на полнолуние уменьшилась еще больше, опустившись до одного процента прогнозируемой производительности. В эти же ночи другие обсерватории не были способны обнаружить любой возвращающийся сигнал.

В шутку команда начала называть это "полнолунное проклятие", сказал Мерфи. "Некоторое время мы думали, что мы были просто жертвами невезения, но тенденция сохранялась, месяц за месяцем".

Скопление пыли может быть виновником этого, предполагает Мерфи. Если это правда, могут возникнуть трудности с размещением будущих телескопов на поверхности. Ветра на Луне нет, но электростатические силы и постоянная бомбардировка крошечных метеоритов могли поднять часть лунной пыли, покрывшей поверхность прозрачных стеклянных призм, встроенных в каждый отражатель.

Покрытия пылью на 50 процентов будет достаточно для объяснения потери сигнала во время обычных ночей, но не в полнолуние. Мерфи считает, что причиной в таком случае является тепло.

Поскольку призмы погружены в цилиндры, Солнце полностью освещает их, только когда светит прямо в них. Полное освещение происходит только во время полнолуния. Температурный градиент между поверхностью и глубиной призм создается, когда темная пыль лунного грунта нагревается. Это должно привести к изменению показателя преломления, ухудшая их работу в дальнейшем. Еще меньше фотонов вернется к телескопу.

То есть, как считает Мерфи, уменьшенная отдача во время полнолуния вызвана нагревом поверхности кубических отражателей, а прекращение действия света должно усилить сигнал, как только поверхность охладится и температура в кубе станет однородной.

Мерфи и его команда смогли «словить» достойные условия для наблюдений во время лунного затмения в ночь 21 декабря 2010 года. Команда наблюдала десятикратный всплеск в производительности, когда солнечный свет был заблокирован, так же, как предсказал Мерфи. Отраженный сигнал был восстановлен до уровня, замеченных во время других ночей. Результаты их эксперимента описаны в журнале Icarus .