La misteriosa degradación de los reflectores Apolo

Espejos en la Luna

La eficacia del conjunto de reflectores Apolo baja en un factor de 10 durante la Luna llena. Ahora un nuevo análisis explica por qué.

Los experimentos de medida láser lunar han generado un tesoro de interesante información sobre la Luna, por ejemplo, que se aleja en espiral de nosotros a un ritmo de 38 milímetros por año.

Los experimentos son simples. Los astrónomos disparan un pulso láser a un reflector situado en la superficie lunar dejado por la misión Apolo XV, y luego usan un telescopio para buscar el reflejo, unos 2 segundos más tarde.

Las observaciones son difíciles. De los 1017 fotones que se envían hacia la Luna en cada pulso, sólo uno vuelve, de media. Y sólo si las condiciones de visibilidad son buenas.

Cuando las condiciones son favorables, los astrónomos a menudo apuntan a los conjuntos dejados por las misiones Apolo XI y XIV que apenas tienen un tercio del tamaño del de Apolo XV y, por tanto, son más difíciles de observar. Si los observadores se sienten con suerte, incluso podría intentarlo con el conjunto ruso Lunakhod II (el conjunto Lunakhod I no ha estado disponible desde 1971).

En general, los astrónomos han estado tomando observaciones desde 1969, primero desde el Observatorio MacDonald en el Oeste de Texas y más tarde desde el Observatorio de Apache Point en Nuevo México. Esto les ofrece una base de datos sustancial contra la que analizar el comportamiento de los reflectores.

Pero, ¿cómo han sobrevivido al paso de los años estos reflectores abandonados en las hostiles condiciones de la superficie lunar? Esa es la cuestión que hoy abordan Tom Murphy de la Universidad de California en San Diego y unos compañeros. Y su análisis plantea un interesante problema.

Primero, dicen que la eficacia de los tres conjuntos de reflectores Apolo ha caído en un orden de magnitud durante su estancia en la Luna. El reflector Lunakhod lo ha pasado aún peor. Cuando llegó a la Luna en 1973, su señal era un 25 por ciento más potente que la del Apolo XV. Hoy es 10 veces peor.

¿Por qué sucede esto?

Los reflectores consisten en un conjunto de prismas cúbiscos que funcionan mediante reflexión interna total. Además, los prismas del Lunakhod tienen superficies plateadas y están más expuestos. La degradación de este plateado probablemente explica su caída relativa en el rendimiento.

Pero, ¿qué causó la degradación de los prismas de Apolo? Cualquier cosa que se asiente o dañe la superficie óptica de los prismas reducirá su eficacia en las reflexiones internas totales. Murphy y sus colegas discuten varias posibilidades tales como daños por micrometeoritos, agregación de polvo lunar y la ruptura de las arandelas de teflón que pueden haber dejado depósitos en la superficie trasera de los prismas.

Cualquiera de estos mecanismos podría ser el responsable de la bajada, pero es difícil establecer cuál.

No obstante, hay otro misterio aún más intrigante sobre estos datos de medida láser. Cuando la Luna está llena, la eficiencia de los reflectores Apolo cae en otro factor de 10. Murphy y sus colegas han descartado efectos terrestres como la saturación de sus detectores de fotones cuando la Luna es más brillante.

Entonces, ¿por qué tiene lugar? Una pista procede del estudio de resultados durante eclipses lunares totales. Durante los 15 minutos que dura un eclipse, la eficiencia de los reflectores vuelve a sus niveles normales. Cuando termina el eclipse, y la Luna está llena de nuevo, la eficiencia cae inmediatamente de nuevo.

Esto apunta a un efecto térmico. Cuando el Sol está bajo en el cielo lunar, sus rayos no pueden entrar directamente en los prismas que están al final de los conjuntos. Pero cuando el Sol está alto (que es cuando la Luna aparece llena en la Tierra), sus rayos viajan directamente al prisma. Esto probablemente los calienta, distorsionándolos y reduciendo la eficacia de sus reflejos.

Pero, ¿por qué ahora? El efecto de la Luna llena no fue un problema en los primeros días de la medida lunar.

“El polvo tal vez es el candidato más probable para la degradación observada”, dicen Murphy y sus colegas. La luz solar probablemente es absorbida por el polvo en las superficies ópticas, las cuales, a su vez, calientan los prismas de sílice.

Se sabe que el polvo flota sobre la superficie lunar debido a las fuerzas electrostáticas y a los impactos de micrometeoritos, que probablemente envían algunas ráfagas a la atmósfera lunar regularmente.

Es un trabajo interesante. Y uno que tiene interés aparte de para los astrónomos, dado que tiene implicaciones para cualquiera que piense llevar herramientas a la Luna en el futuro. Distintos astrónomos quieren mandar telescopios a la Luna, particularmente a la cara oculta debido a las excelentes condiciones de visibilidad y su aislamiento de la Tierra. Saber cómo ha sobrevivido el instrumental de Apolo será crucial para diseñar estos otros.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1003.0713: Long-Term Degradation Of Optical Devices On The Moon

Fecha Original: 5 de marzo de 2010
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Comments (5)

  1. Gooooooor

    Puff… a saber cual es la causa real de la degradación de los espejos. Aunque parece que los rayos solares tienen que ver bastante. O esto, o el polvo lunar, en mi opinión.
    Aunque sopesándolo, me da que, dado el diseño de los cristales reflectores que contienen estos espejos, diseñados especialmente para que cualquier haz de luz entrante sea reflejado y salga de vuelta según a entrado, es relativamente difícil de imaginar la causa real. Quizás, el polvo acumulado justo encima del cristal protector de 45cm2, no deje escapar la luz correctamente y refleje de nuevo al interior del reflector calentándolo exponencialmente. No se, pero es curioso que en los eclipses lunares totales los cristales vuelvan a su completa eficiencia. Quizas el diseño de los cristales no sea la correcta.

  2. Tojeiro

    El problema con el polvo lunar es múltiple, hasta ahora se sabe que responde a cargas eléctricas (muy normales en los fuselajes de todo instrumento que se manda al espacio) y por la formación en el vacío tienen estructuras cristalinas, por lo que su índice abrasión es bastante importante y al ser de gránulos tan pequeños es muy difícil eliminarlo mecánicamente (limpiar así la lente de un telescópico conllevaría a lijar la superficie y por tanto la perdería reflexión inmediatamente). Por lo que he escuchado ahora mismo solo se vislumbrara una solución mediante cargas eléctricas que repelan el polvo y ultrasonidos que hagan ‘saltar’ el polvo de las superficies.

    Una duda que siempre he tenido es si seria viable crear articulaciones mediante imanes, y moverlos invirtiendo los campos de los mismos… esto podría evitar rozamientos y por tanto abrasiones del polvo, aunque también podría ser al contrario y atraer mas polvo, :P

  3. Jurl

    Interesante debate: ¿telescopios en órbita, espacio puro, o sobre la superficie de la Luna? Se van acumulando peros contra los selenitas. Aparte que las obras de instalación tendrían que tener cuidado con levantar demasiado polvo.

  4. [...] y sus colegas encontraron en un estudio publicado este mes que el polvo lunar puede estar oscurenciendo los reflectores de la Luna. Los [...]

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