Hold, lávamezők és lézertükrök: egy különleges utazás Erdély szívében | Erdélyi Napló

Az Apollo-11 küldetés során a Föld felé merőlegesen elhelyezett lézertükör • Fotó: Urvilag.hu

Van egy érdekes, időről időre megjelenő jelenség, amely jelentősen rontja a helyzetet. A kutatók úgy vélik, hogy a lézertükröket érintő hőhatások állhatnak a háttérben. Ennek az elméletnek az ellenőrzésére kiváló lehetőséget nyújt egy holdfogyatkozás. Ekkor a Hold, valamint a felszínen található lézertükrök néhány órára a Föld árnyékába kerülnek. A várakozásoknak megfelelően az 8 lézertükör közül 5-nél a visszaverődés hatékonysága javult a holdfogyatkozás alatt, míg 2-nél romlott.

A hőhatás feltételezése is vitatott kérdés, mert a tükrök üvegből vannak és általában nem melegszenek, csak esetleg az őket fenntartó, alátámasztó szerkezet, a doboz, amelyekben helyet foglalnak. De ez jelentéktelen hőhatást jelent.

Az orosz tükrök furcsa viselkedése valóban egy igazi Holdrejtély, amely mögött talán a gravitációs erők rejtőznek. Ezek az erők finoman befolyásolják a Hold felszínét: Teliholdkor jelentősebb mozgások figyelhetők meg, míg Újholdkor ezek a hatások már sokkal kisebb mértékben érvényesülnek.

Ahogy telik az idő, ezek a mozgások egyre jobban kimozdítják a tükröket eredeti jól beállított helyzetükből, és így egyre több lesz a diffúz, szórt, visszavert fény, és romlik a lézertükör működési hatékonysága. Mivel a legjobb minőségű síktükrök is csak a fény 95-97 százalékát verik vissza, ezért a fény visszatükrözéséhez a teljes fényvisszaverődést kihasználó hármasszögletet (prizmát) használják. Ez egy átlátszó, jó minőségű üvegből készült optikai eszköz. Alakja általában szabályos háromszög alakú gúla, amelynek oldallapjai egyenlő oldalú derékszögű háromszögek.

A hármasszöglet alapjára merőlegesen érkező fénysugár a két oldallapon 90 fokos szögben verődik vissza. Ez a folyamat két egymást követő teljes visszaverődést jelent. A beeső sugár a második visszaverődés után 180 fokkal elfordul, így az eredeti fénysugárral párhuzamosan, de ellentétes irányban halad vissza a fényforrás irányába.

Az Apollo 11 űrhajósai egy különleges lézertükröt szállítottak a Holdra, amely egy négyzetes elrendezésben - egy négyzet alapú dobozban - összesen 100 darab hármasszögletet, azaz prizmát foglalt magában.

Ezt a Hold felszínén úgy helyezték el, hogy a lézertükör nagyjából a Föld felé nézzen. A Földről a lézertükörre bocsátott lézerfényt a hármasszögletek a kibocsátás helye felé verik vissza. Az optimális működés feltétele, hogy a beeső fény a prizma alaplapjára merőlegesen essen be. Ha pár fokos eltérés van a merőlegestől, akkor más felé fog visszaverődni a fénysugár.

Később az Apollo 14 és Apollo 15 űrhajósai is elhelyeztek a Hold felszínén egy-egy hasonló lézertükröt. Az első űrhajó lézertükre 100 darab hármasszögletet tartalmazott, melyeket négyzetes elrendezésben helyeztek el, míg az Apollo 15 űrhajósai által telepített tükör már 300 darab hatszöges elrendezésű hármasszögletből állt. Ezek a passzív eszközök, amelyek működésükhöz nem igényelnek külső energiát, évek óta folyamatosan funkcionálnak, azonban az idő múlásával a minőségük fokozatosan gyengül.

A velük végzett mérések alapján tudjuk, hogy a Hold évente 3,8 cm-rel távolabb kerül a Földtől. Egyértelmű, hogy sem a porlerakodás, sem a hőhatás nem magyarázza a második Hold-rejtélyt. Az én magyarázatom az, hogy a gravitációs erők hatására a Holdfelszín periodikusan mozog és vele együtt a lézertükrök is. Javasolnám, hogy olyan automatikus berendezést szereljenek a következő elhelyezendő lézertükör dobozába - az alátámasztó konzoljára -, amely kompenzálná a kis kitéréseket, mert a lézertükör a Holdfelszínnel együtt mozog.

A folyamatos finomhangolás révén megőrizhető lenne az eredeti beállítás. Az Apollo űrhajósai precízen állították be a Hold felszínére elhelyezett lézertükröket, amelyek kezdetben hibátlanul működtek. Az utóbbi időszakban azonban hatékonyságuk 20-30 százalékra csökkent, és a kilátások szerint ez a tendencia a jövőben tovább romolhat, amíg teljesen működésképtelenné nem válnak. Ezzel szemben az orosz lézertükrök már korábban problémákkal küzdöttek, és mára teljesen elhasználódtak.

A lézertükrök amerikai és a Lunokhod 1, valamint Lunokhod 2 által telepített verziói között jelentős eltérések figyelhetők meg. Az Apollo program keretében az űrhajósok közvetlenül a Holdfelszínen helyezték el a lézertükröket, gondos beállítással, hogy azok pontosan működjenek. Ezzel szemben a Lunokhod-missziók során automatikus robotok, azaz holdjárók végezték a feladatot, és ezek a lézertükrök a roverek csomagterében érkeztek a Holdra, nem pedig a felszínen történő telepítés eredményeként. A Lunokhod roverjeinek napelemek is voltak beépítve, ami lehetőséget adott arra, hogy elektromos áramot termeljenek, így elméletileg az általuk generált energiát felhasználva a tükör pozicionálását is finomíthatták a roverek mozgásával. Ezen különbségek nemcsak a telepítési módszerekben, hanem a működési háttérben is megmutatkoznak, tükrözve a különböző űrkutatási filozófiákat és technológiai megoldásokat.

A Hold felszínének vibrálásai nem csupán az amerikai lézertükröket mozgósítják, hanem az orosz holdjárók lézertükröit is aktívan bevonják a játékba.

A NASA roverjei speciális gumitömlős kerekekkel vannak felszerelve, amelyek alumíniumból készültek. Ezeknek a kerekeknek a levegőnyomása szorosan összefügg a hőmérséklet változásaival. A Hold nappali hőmérséklete elérheti a +130 °C-ot, míg éjszaka drámaian csökken, akár -170 °C-ra is. Ez a hatalmas, 300 °C-os hőmérséklet-ingadozás komoly hatással van a rover kerekének viselkedésére: nappal a kerék kemény és magas nyomású, míg éjjel puhábbá és alacsonyabb nyomásúvá válik. A kemény kerekek jól érzékeltetik a Hold felszínének rezgéseit, ami problémákat okozhat a rover működésében, mivel ez megbontja a lézertükrök pontos beállítását. Ezzel szemben a puha kerekek csillapítják ezt a rezgést, így a lézertükör stabilabb működést mutat. Érdekes, hogy az amerikai lézertükrök nem érzékenyek a hőmérsékleti hatásokra, míg az orosz tükrök viselkedését a Holdfogyatkozás során figyelték meg, amikor a napfény hatására nem működtek megfelelően.

A roverek futóművei lényegében hasonló felépítéssel bírnak, hiszen mindkét típus rugós konstrukcióval van ellátva. Ez a rugós rendszer kulcsszerepet játszik abban, hogy a holdjárók hatékonyan alkalmazkodjanak a Hold különleges és változatos terepviszonyaihoz. A rugók és kerekek szilárdsága elengedhetetlen a Holdfelszín vibrációjának hatékony kezelésében, valamint a lézertükör precíz mozgásának biztosításában.

Az orosz lézertükrök a holdjárók csomagterében voltak elrendezve és a Föld felé beállítva. A vibrálás átadása a roveren keresztül - a Hold felszínétől a lézertükrökig a működés szempontjából - nagyon jelentős.

Nappal a rugók lágyabbá válnak, és a rover tompítja a rezgések továbbadását, mivel a melegebb hőmérséklet miatt a futómű sokkal rugalmasabb. Éjjel azonban a hideg megkeményíti a rugókat, ami miatt a rezgések erősebben terjednek, így a lézertükör teljesítménye csökken. Ezért holdfogyatkozáskor, 2-3 órán keresztül, az orosz holdjárók jobban közvetítették a Hold felszínének rezgéseit a Telihold idején, ami miatt a lézertükrök gyakorlatilag használhatatlanná váltak. A nappali fényben a tükrök még viszonylag jól teljesítettek, de sötétben szinte teljesen leálltak.