El espejo en la Luna (Apollo 11)

espejo-apollo11.jpg

Después de hablar sobre la llegada del Apollo 11 a la Luna, toca describir uno de los instrumentos que dejaron en la Luna, el único que aún hoy está en funcionamiento, y del que siempre me ha intrigado su funcionamiento, aunque como resultó ser, se basa en algo muy simple.

A unos 30 metros del módulo de descenso del Apollo 11, se puede observar que hay un pequeño cacharro de aproximadamente medio metro de ancho: un panel que consta de 100 espejos que apunta a la Tierra.
Con esto, mandando un pulso láser con cualquier radiotelescopio terrestre, se puede calcular fácilmente la distancia de la Luna a nosotros con una gran precisión (del orden de centímetros).

Esto es posible midiendo el tiempo que tarda la onda en llegar a la Luna y volver, ya que como ésta viaja a una velocidad constante (la velocidad de la luz: 300.000 km/s), este tiempo nos dice automáticamente la distancia que ha recorrido, que será igual al doble de la distancia Tierra-Luna (ya que medimos la ida y la vuelta).

Ahora bien, para que todo esto funcione bien, se necesita que dicho espejo devuelva el rayo incidente exactamente por el mismo camino por el que ha llegado éste (así dicho rayo volverá a la Tierra).

reflexion-espejo.jpg
Sin embargo, esto ya crea un problema a cualquiera que sepa un poco sobre cómo se refleja la luz (y básicamente cualquier objeto al chocar sobre una superficie dada), ya que si esta incide con un ángulo a sobre dicha superficie, saldrá con un ángulo a, pero siguiendo hacia delante (ver imagen de la derecha), lo que provocaría que dicho rayo no volvería a la Tierra sino que se perdería por el espacio.

Así que.. ¿cómo solucionar esto?

Una de las soluciones que podríamos pensar es en orientar perfectamente el espejo apuntando hacia la Tierra, lo cual provocaría que el rayo volviese exactamente por donde ha venido.
Sin embargo, esto no es posible ya que (olvidando que se ha colocado en la Luna, por astronautas con un gran traje que no les permite excesivos movimientos y no se podría conseguir alinear con esa precisión el panel) aunque la Luna siempre nos enseña la misma “cara”, esto es, siempre vemos la misma mitad de ésta.

Aunque esto es cierto, lo es hasta cierto punto, ya que si bien “aproximadamente” vemos siempre la misma parte de la Luna, como consecuencia de varios movimientos que tiene esta (además de la rotación sobre su eje y la traslación en torno a la Tierra, están las libraciones como consecuencia de la excentricidad de la órbita de la Luna, que son movimientos análogos a un “cabeceo” de la Luna), causa que no veamos solo el 50% de la superficie lunar, sino que a veces vemos un poco más de algún costado y otras veces de otro… llegando a poder ver desde la Tierra casi el 60% de la superficie lunar (por supuesto no simultáneamente).

Esto hace que aunque apuntemos nuestro espejo muy bien hacia la Tierra, en unos días ya no estará apuntando hacia nosotros sino que se habrá desviado (debido a este “cabeceo” que presenta la Luna).

Ahora bien, hay una forma bastante simple que se les ocurrió a los miembros de la NASA sobre cómo hacer un espejo que refleje el rayo en la misma dirección en que le ha recibido. Y esta forma es poner prismas cúbicos (aquí, en vez de hacer uno, se construyó una red de 100 “espejos” para aumentar el rayo que se refleja), o también conocidos por retroreflectores.
laser_apollo_corner_cube.png

Estos prismas trabajan de una forma análoga a lo que vemos en la imagen de la izquierda, donde vemos que al llegar un rayo con una inclinación dada (da igual la que sea, siempre que se mantenga dentro de un rango válido como para que el rayo realice un par de reflexiones en los espejos), éste se refleja en los dos lados del prisma, para terminar saliendo de éste con la misma dirección que la que traía inicialmente.
Así, conseguimos que dicho rayo retorne fácilmente a la Tierra y podamos medir el tiempo que ha tardado en regresar.

Conclusiones

De las medidas obtenidas durante estos años, se han podido obtener comprobaciones de la Teoría de la Relatividad (cualquier experimento que se propone se le suele aplicar para verificar dicha teoría), la constancia de la Constante de la Gravitación Universal introducida por Newton, o ver que la Luna se aleja de la Tierra a un ritmo de algo menos de 4 cm por año, lo cual es consecuencia de las fuerzas de marea que se ejercen mutuamente la Luna y la Tierra.
También de estas medidas se ha podido deducir que la Luna probablemente tiene un núcleo líquido que ocupa hasta un 20% de su radio.

El único problema que se esperaba de dichos espejos es que fueran cubriéndose de polvo lunar o que pudieran ser impactados por meteoritos que les destruyese. Sin embargo, ninguno de estos efectos han hecho que los espejos existentes (tanto por la misión Apollo 11 como por las posteriores misiones que también dejaron otros espejos en otros puntos de la Luna) dejen de estar operativos, por lo que parece que todavía seguirán siéndonos útiles durante mucho tiempo.

Por último, decir que aunque el proceso de medida parece fácil, tiene bastante más complicación ya que del pulso enviado, que cuenta con un gran número de fotones, solo unos pocos consiguen regresar a la Tierra, ya que una parte son absorbidos por la atmósfera terrestre, y otros se pierden en otras reflexiones sobre la Luna.

Para más información:

  • AstroSeti.
  • Imagen de los retroreflectores y de los diferentes paneles que hay colocados en la Luna. (en inglés)
  • Imagen en más detalle del panel que colocó, en esta ocasión, el Apollo 15 en la Wikipedia.
  • Artículo publicado en NewScientist. (en inglés)
  • Artículo que expone el núcleo líquido de la Luna. (en inglés)
  • 10 comentarios en “El espejo en la Luna (Apollo 11)

    1. sabia lo de los espejos, pero siempre quise saber como resolvian todos los problemas que vos mencionaste, exelente articulo, me respondió todas las preguntas

    2. Caramba muy buena explicación, me causaba mucha intriga el como funciona realmente este espejo y sabia que no podía ser con una sola superficie reflexiva. xD

    3. Yo, me pregunto muchas veces, ¿porqué? la gente dice que el hombre no fue a la luna, si en las pantallas de televisión de 1969, se vio esa llegada y conmocionó a toda la humanidad. No, lo entiendo.

    4. Las principales pruebas de que todo se trató de un mero montaje, fue la principal grabación donde se puede ver a Aldrin plantando la bandera americana y posteriormente ondeando en la luna,un hecho que muestra claramente la presencia de viento, lo cual es imposible en el vacío del espacio.En ests 2013 la sonda no tripulada de China, Chang’e 3, hizo un aterrizaje exitoso en la luna, según informaron los medios estatales chinos. Las recientes imágenes del rover lunar al parecer no muestran ninguna evidencia del alunizaje tripulado estadounidense, además que las imágenes revela que el suelo lunar es de color marrón y no de color grisáceo, según las imágenes facilitadas de la NASA. ¿Quién está mintiendo? ¿Se trata de otro montaje?

    5. Hola Tomahwak.
      Tu primer argumento, bastante extendido entre los que siguen negando los alunizajes de los Apollo, está bastante refutado en cuanto observas varias imágenes en las que aparece la bandera.
      Ésta, a diferencia de lo que parece en un primer momento, no es una bandera normal hecha de tela que ondea al viento, sino que es rígida y está hecha expresamente con esa forma para recrear las ondas que se producen si hubiese viento, simplemente para dar una “mejor imagen”.
      Con ver un par de imágenes en las que aparece te darás cuenta que siempre tiene la misma forma… Curioso eh?.

      A lo segundo. Obviamente el rover chino no ha visto las pisadas de los Apollo. Principalmente porque está a cientos de kilómetros de donde éstos aterrizaron… como para verlas.
      Aunque la Luna sea pequeña, sigue teniendo una superficie muy grande como para no tener lugares desconocidos por los que rodar.

      Y las imágenes que envía el rover chino están mostrando el color real de la Luna, el cual ya se sabía. Pero que en las Apollo salía únicamente gris… por utilizar cámaras de blanco y negro. Cuando se comparas imágenes tomadas por cámaras de blanco y negro y en color pasa eso: mientras en una se verá la imagen gris, en la otra se apreciarán los colores que hay😉

      De hecho estas semanas ha saltado la polémica con la NASA principalmente porque de todas las misiones futuras chinas, alguna de ellas podría ir a un lugar próximo a alguno de los alunizajes del Apollo. Y desde luego nadie quiere que venga un rover a pasar por encima de ninguna huella histórica que haya dejado un astronauta…

    6. Lo demas es tener demasiada fe en lo que podian hacer en los 60’s con reglas de cálculo, tubos electricos e incipientes transisitores…

    7. No tengo claro lo de que sea el único: tanto la Lunokhod I como la II llevaban espejos reflectores basados en el mismo concepto. Y funcionan.

    8. Creyente: es curioso que pongas un vídeo que lleva la bandera rusa cuando los rusos fueron perfectamente conscientes de que, sí, los estadounidenses habían logrado alunizar. Lo demás es pensar que sin un ordenador de la potencia de un portátil actual no se podría llegar allí.
      Sorprendentemente, todas las misiones previas que se realizaron tenían aún menos tecnología que las Apollo… y se realizaron: órbitas, ascensos, descensos, acoplamientos en el espacio… ¿de verdad crees que era necesario un gran salto tecnológico para llegar a la Luna?
      Las matemáticas son las mismas aquí y allí.

    Responder

    Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

    Logo de WordPress.com

    Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

    Imagen de Twitter

    Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

    Foto de Facebook

    Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

    Google+ photo

    Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

    Conectando a %s