Un segnale laser inviato alla Luna è (finalmente) tornato indietro

Da quando il satellite Lunar Reconnaissance Orbiter si trova in orbita lunare, nel 2009, gli scienziati della NASA lo bombardano di raggi laser: il loro bersaglio è un riflettore grande quanto un quaderno posto sulla superficie della sonda, a circa 385.000 km dalla Terra. Finalmente, dopo quasi 10 anni di segnali in uscita, questa sorta di specchio sull'orbiter lunare si è degnato di restituire un segnale di ritorno, un risultato importante che potrebbe aiutarci a valutare l'efficienza di alcuni esperimenti presenti sulla Luna dalla fine del Programma Apollo. Il segnale di rimbalzo è stato captato nel 2018, ma la ricerca è stata pubblicata solo ora su Earth, Planets and Space.

Alla deriva. È la prima volta che un fascio di fotoni viene riflesso con successo da un orbiter lunare. Sul nostro satellite sono già presenti cinque pannelli riflettenti, posizionati dagli astronauti delle missioni Apollo tra il 1969 e il 1972 e portati sulla Luna dai rover robotici sovietici Lunochod 1 e 2, nel 1970 e nel 1973. Inviando un raggio laser in direzione della Luna e misurando il tempo impiegato dai fotoni per tornare indietro è possibile, nota la velocità della luce, misurare con precisione millimetrica la distanza Terra-Luna. È così che si è scoperto che il nostro satellite si allontana dalla Terra alla velocità di 3,8 cm all'anno, per effetto dell'attrazione gravitazionale e dei moti relativi dei due corpi (per approfondire).

Il peso degli anni (e delle polveri). I riflettori lunari permettono inoltre di monitorare come la Luna si muove mentre ruota: è in questo modo che si è capito che ha un nucleo fluido, e se in futuro si scoprisse che all'interno di quel nucleo è presente anche materiale solido, ciò potrebbe spiegare come la Luna alimentava il suo antico, e ora estinto, campo magnetico. Insomma avere misurazioni precise consentirebbe di approfondire storia ed evoluzione del sistema Terra-Luna, se non fosse che con il tempo, i riflettori sul suolo lunare sono diventati sempre meno "reattivi" - forse per la presenza di polveri di regolite sulla loro superficie, sollevate dagli impatti di micrometeoriti. La quantità di luce restituita dai cinque esperimenti è oggi pari a un decimo di quella che ci aspetteremmo di ricevere. Ed è qui che entra in gioco LRO: confrontando i fotoni rimandati dal riflettore della sonda con quelli ottenuti dai riflettori lunari, potremo capire se questi sono stati danneggiati dalla polvere.

Aggirare l'ostacolo. I tentativi di raggiungere il riflettore di LRO con un raggio laser di luce verde visibile si sono rivelati a lungo vani, soprattutto a causa degli effetti di interferenza esercitati dall'atmosfera terrestre.

Così gli scienziati hanno collaborato con l'Université Côte d'Azur in Francia, sparando verso la sonda una luce laser infrarossa, molto più efficiente nel penetrare attraverso gli strati gassosi dell'involucro terrestre. Ha funzionato: il 4 settembre 2018, la stazione laser di Grasse, in Francia, ha registrato il primo impulso di luce infrarossa di ritorno dalla sonda lunare. Tra il 2018 e il 2019 il team ha captato circa 200 fotoni di rientro, su decine di migliaia di impulsi lanciati al satellite: sembra poco (lo è) ma potrebbe essere sufficiente per rispondere, con il tempo, alla domanda sull'accumulo di polvere sugli esperimenti lunari.