Imam mali ručni laser kojim uglavnom 'gađam' susedne zgrade. Pokušavao sam da mu nađem pametniju namenu – da ometam avione ili Međunarodnu orbitnu stanicu, da obeležim Mesec i slično, ali – ništa. Nigde se nije videla crvena tačka. Zašto?
Kad sam uključio mozak (i isključio 'pointer') zaključio sam: zapravo tu je, samo moje oko nije dovoljno dobro da je vidi.
Pre svega, iako su koncentrisani, laserski zraci se takođe šire u daljini.
Kaže se na netu da je širina tipičnog laserskog pokazivača oko 3 mrad (miliradijana; 0,0573º). Pomnoži to s daljinom do Meseca, koja iznosi oko 385.000 kilometara... i dobićeš tačku koja je široka gotovo 1200 kilometara, više od jedne trećine prečnika Meseca.
Dakle, koristeći snagu ručnog lasera, dakle nekoliko milivata, ja pokušavam da osvetlim područje otprilike tri-četiri puta veće od Srbije. To nije puno svetla!
U stvarnosti, stvari su još gore, jer laserski zrak mora da putuje kroz Zemljinu atmosferu, koja ga takođe prilično raspršuje.
Ali 'ajmo ljudi dalje. Zamislimo da imamo 'savršen' laserski pointer: onaj koji ima nulto širenje snopa, tako da je snop koji stiže jednako uzak kada udari u Mesec kao i kada je napustio spravicu u mojoj ruci. Ili još bolje... zamislimo da Zorkić stoji na Mesecu i čini mi uslugu: koristi svoj kineski laserski pokazivač, samo nekoliko santimetara od površine Meseca, da osvetli svoju tačku.
Odnosno, on cilja svih 5 milivata svetlosti ka površinu Meseca. Tamošnja površina ima zapravo prilično nisku refleksivnost, tako da će najveći procenat tih 5 milivati biti apsorbovan. Ali nema veze... recimo da je Zorkić pronašao savršeno belu površinu. Dakle, sada imamo crvenu flekicu na Mesecu, koja sija punim intenzitetom našeg laserskog zraka: 5 milivata.
Hoću li na Mesecu moći da vidim izvor svetlosti jačine 5 milivata? Naravno ne. Ne bi video ni izvor svetlosti od 5 vati, pa čak ni izvor svetlosti od 5 kilovata.
Pa kako onda Nasi uspeva da odbije laserski zrak od Meseca?
Prvo, koristi nešto snažniji laser[1], a drugo, laserski zrak se fokusira kroz veliki teleskop, kako bi se dramatično smanjilo njegovo širenje.
Treće, i najvažnije, usmeravaju laser na retroreflektore koje su misije 'Apollo' ostavile na Mesecu. Ovi retroreflektori su poput 'mačjeg oka', reflektuju dolaznu svetlost natrag u istom smeru iz kojeg je došla. Dakle, umesto da se širi u svim mogućim smerovima, većina reflektovane svetlosti je usmerena nazad u smeru odašiljača.
Do sada, samo je Amerika uspela da u tri 'Apollo' misije pošalje po jedan retroreflektor...
... i Sovjeti dva na svojim 'Lunohodima' 1970. i '73. To je ovo uokvireno u prvom planu. Njihovi reflektori su francuske proizvodnje. Tokom ponovljenog eksperimenta 2010, tokom 10.000 impulsa, detektovano je 1916 povratnih fotona, što je u proseku 0,192 po impulsu.
Od oko 300 kvadriliona koliko se pošalje u svakom laserskom pulsu, detektuje se svega od 1 do 5 koji se odbiju i vrate na Zemlju na površinu od oko 15 km u prečniku. Zato se šalje mlaz od 20-ak pulseva u sekundi – pa šta ti bog da!
Četvrto, umesto golog oka, koriste vrlo osetljive instrumente za detekciju reflektovane svetlosti, sposobne da 'osete' pojedinačne fotone, u kombinaciji s uskopojasnim filterom koji odbija svetlost koja ima pogrešnu talasnu dužinu (boju).
Sve ovo spoji i dobićeš eksperiment koji je osetljiv na udaljenost Zemlja-Mesec sa submilimetarskom preciznošću, otkrivajući tako male razlike usled atmosferskih poremećaja, vertikalnog pomeranja tla na mestu gdje se eksperiment izvodi, npr. zbog plime, čak i mali učinak solarnog pritiska na lunarno kretanje.
Ali, nažalost, nijedna crvena mrlja nije vidljiva golim okom.
Mesec krije još mnoge tajne!
[1] U poznatom 'Apollo Lunar Ranging Experimentu', McDonaldova opservatorija u Teksasu izvorno je koristila rubinov laser od 3 džula. On je emitovao snop približno iste talasne dužine kao komercijalni crveni laserski pokazivač, oko 600 puta većom snagom nego onom koja je zakonom dopuštena za laserski pokazivač. Kako bi snop bio što kompaktniji, bio je ispaljen kroz optiku teleskopa od 1/7 metra. Međutim, atmosfersko izobličenje uzrokovalo je divergiranje snopa, tako da dok je stigao do Meseca raširio se do prečnika od oko 10 km. Samo precizni instrumenti su omogućili detektovanje šačice fotona koji su uspeli da se odbiju, nakon što su se vratili kroz atmosferu i skoro pola miliona km od retroreflektora ostavljenih na Mesecu.
Danas 'McDonald' izvodi merenja uz pomoć neodim-YAG lasera samo 25 puta snažnijeg od mog laserskog pokazivača, koji se šalje kroz teleskop od svega 0,78 m, ali uz veću brzinu pulsa i velika poboljšanja u instrumentaciji i kontroli.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
