科学家通过向月球发射激光解开一个谜团

月亮正在渐渐远去。每年，它都会离我们大约一英寸半。数亿年后，我们在天空中的同伴将足够远，不会再有日全食了。

几十年来，科学家们一直通过向留在月球表面的被称为后向反射器的光反射板发射激光，然后对光的往返行程进行计时，来测量月球的后退。但是月球的五个后向反射器已经很旧了，它们现在反射回光的效率要低得多。为了确定一层月球尘埃是否可能是罪魁祸首，研究人员设计了一个大胆的计划：他们将激光反射到安装在NASA航天器上的一个小得多但更新的后向反射器上，该航天器正以每小时数千英里的速度掠过月球表面。而且成功了。

在人类留在月球上的所有物品中，由阿波罗宇航员和两辆苏联机器人漫游车运送的五个后向反射器是最重要的科学物品之一。它们类似于真正的长尺：通过精确地计算激光到达月球、从后向反射器反弹到返回地球需要多长时间(大约2.5秒，左右)，科学家可以计算出月球和地球之间的距离。

玻璃角立方棱镜的阵列使这种宇宙跳跃成为可能。这些光学设备将入射光反射回它的确切来源，确保后向反射器以紧凑、整齐的翻转方式发送光子。

随着时间的推移进行重复测量，研究人员可以拼凑出更好的月球轨道图，它在太空中的精确定位，甚至它的内部结构。

但是，1969年至1973年交付的月球行李箱大小的回射镜正在显示它们的年龄。加州大学圣地亚哥分校(University of California，San Diego)的物理学家汤姆·墨菲(Tom Murphy)没有参与这项研究，他说，在某些情况下，它们的效率只有预期的十分之一左右。“回报率严重低迷。”

一个明显的罪魁祸首是堆积在后向反射器上的月球尘埃。陨石撞击月球表面可能会扬起尘埃。在宇航员访问期间，它覆盖在宇航员的月服上，如果人类殖民月球，预计这将是一个严重的问题。

虽然月球表面放置后向反射器已经近50年了，但2009年发射的NASA航天器携带的后向反射器大约有一本平装书大小。这艘名为月球勘测轨道器的宇宙飞船每两小时绕月一圈，它已经向国内发射了数百万张高分辨率的月球表面图像。

美国宇航局戈达德太空飞行中心(NASA Goddard Space Flight Center)的行星科学家埃尔万·马扎里科(Erwan Mazarico)说，月球勘测轨道器“提供了一个原始的目标”，他和同事们一起测试了月球尘埃可能正在影响月球后向反射器的假设。

但它也是一个移动的目标。轨道飞行器以每小时3600英里的速度掠过月球表面。“击中固定的目标已经够难的了，”墨菲说，他领导着阿帕奇点天文台月球激光测距行动(Apollo)，这是一个使用月球表面逆向反射器的项目。“我们会给你一个更小的数组，让它在你身上移动。”

2017年，马扎里科和他的合作者开始从法国格拉斯附近的一个空间站向轨道器的后反射器发射红外激光-距离戛纳约半小时车程。凌晨3点左右。9月1日。2018年4月4日，他们记录了他们的第一个成功：探测到了25个光子，进行了往返旅行。

到2019年秋季，研究人员又取得了三项成功。在考虑了轨道器后向反射器的较小尺寸后，马扎里科和他的同事们发现，它通常比阿波罗后向反射器更有效地返回光子。

Mazarico说，目前还没有足够的证据可以明确地将月球后向反射器性能较差的原因归咎于尘埃，目前正在收集更多的观测数据。但墨菲和其他科学家表示，新的发现有助于建立这种情况。

他说：“对我来说，这些结果更多地支持了尘土飞扬的反射器的想法，而不是驳斥了它。”