¿Por qué se disparan rayos láser a la Luna?

Mientras unos astrónomos observan la Luna con el telescopio, otros disparan rayos láser sobre su superficie. No es por capricho, de hecho es una parte esencial de la ciencia que estudia el Cosmos. El objetivo es comprender y mejorar nuestros conocimientos sobre el satélite. La humanidad lo lleva haciendo durante cinco décadas, aunque el procedimiento cada vez se está poniendo más complicado.

Todo tiene que ver con la distancia entre la Tierra y la Luna. Una medida que cada vez es mayor, ya que el astro natural de la Tierra se está alejando de nosotros 3,8 centímetros cada año. ¿Cómo estudiar esa separación con una precisión tan asombrosa a cientos de miles de kilómetros? Efectivamente, láseres. Un sistema que también se proyecta emplear para mejorar las comunicaciones o para buscar agua.

Los láser nos dan la respuesta calculando el tiempo que tarda la luz en ir desde un punto hasta otro y volver al ser reflejada en el segundo punto. Sabiendo cuál es la velocidad de la luz, es posible obtener la cifra con una precisión de apenas unos milímetros. El problema es que no todo es reflectante en la Luna.

© Academia China de las Ciencias

Por ello, durante varias misiones los astronautas han ido colocando reflectores en el regolito para que los investigadores puedan hacer sus experimentos. Hoy hay cinco paneles. Apolo 11, Apolo 14 y Apolo 15 dejaron cada una un reflector en 1969, 1971 y 1971, respectivamente. Por otro lado, los rovers soviéticos Lunokhod 1 y 2 también están equipados con reflectores y llevan en el satélite desde 1970 y 1973.

El problema es que la eficiencia de estos reflectores es cada vez menor. Un 10% con respecto a lo que los científicos estimaban. No está claro por qué, aunque la hipótesis más probable es que algún micrometeorito haya caído cerca, levantando polvo lunar que ha ensuciado los espejos, menguando así su capacidad reflectante. Este extremo no se ha podido demostrar aún, aunque un experimento con el Lunar Reconnaissance Orbiter quiere hacerlo.

El LRO es un satélite que gira alrededor de la Luna desde 2009 y tiene como principal misión estudiar de cerca tanto el astro como sus características. Toma fotografías de gran calidad, escanea la superficie, encuentra otros satélites perdidos... todo ello mientras orbita a una velocidad de 5.700 km/h.

© NASA

Cuando los científicos disparan un rayo láser, éste viaja por la atmósfera en un recorrido de ida y vuelta. Esto provoca que se difumine haciendo que los fotones se dispersen en una superficie mucho más amplia pero menos densa. Especialmente, a su regreso. Como resultado hay una posibilidad entre 25 millones de que un fotón disparado desde aquí llegue al reflector, y una entre 250 millones de que vuelva a la Tierra. 

Afortunadamente, un rayo de láser tiene muchos millones de fotones. Pero si estas probabilidades son tan bajas, conseguir lo mismo sobre un reflector en el LRO, que es diez veces más pequeño y que además se mueve a 5.700 km/h, se vuelve una tarea titánica.

De hecho, el proyecto APOLLO (Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation) de la NASA dispara potentísimos pulsos láser hacia estos espejos para medir la distancia de la Tierra-Luna. Y a pesar de toda esta parafernalia tecnológica, solo regresan 1,7 de cada 100.000.000.000.000.000 enviados. Para detectarlos se utiliza un telescopio gigante de 3.5 metros, que solo puede detectar entre 5 y 10 fotones de cada pulsación enviada. 

Con tales cifras, parece imposible alcanzar el satélite terrestre y recibir de vuelta la señal. Tanto, que la agencia espacial norteamericana lo lleva intentando durante 10 años sin éxito... hasta ahora. Hace escasamente 2 años el primer haz de luz rebotó por fin desde la LRO. Desde entonces, con la ayuda de un investigadores franceses han logrado repetir la hazaña y captar de vuelta en varias ocasiones más algunos fotones.

Para conseguirlo, han utilizado luz infrarroja en vez de luz visible. Esto ha permitido que no se difumine tanto al cruzar la atmósfera. De todas formas, llegados a este punto, la pregunta es obligada: ¿cuánto tiempo tarda la luz de un láser en ir y volver de la Luna? Teniendo en cuenta que se encuentra a unos 384.000 km y que la velocidad de la luz es 299.792.458 m/s, el viaje de ida y vuelta sería así:

Los fotones de luz de un simple puntero láser de 11 euros pueden alcanzar la superficie. No obstante, nos resultará imposible ver el punto proyectado. No podremos. Jamás. No esperes ver nada ni que aparezca ningún punto. Ni siquiera 'atinando' en alguno de los superespejos de la NASA sería posible ver el reflejo de vuelta.