Visibilidade da atividade humana na lua

Em este vídeo o anfitrião de Proveta Além disso, afirma que

• você pode comprar um laser, apontar para a lua e ver o refletor deixado pelos astronautas. Quando você aponta para o ponto certo, verá um reflexo, em outro lugar, não. Ele reitera que esse não é apenas um uso hipotético da 2ª pessoa para efeito, mas que você, o espectador, pode tentar e fazer isso sozinho, e qualquer pessoa que prestar atenção nas teorias da conspiração moonlanding deve experimentá-lo.
• trilhas e artefatos no local de pouso podem ser vistos com telescópios amadores, e novamente isso é acessível a qualquer pessoa que se preocupe em olhar

Nenhuma delas parece correta para mim. Alguém com números reais poderia pesar nisso?

Lembro-me de que ver artefatos só é possível nas últimas imagens de alta resolução tiradas da órbita lunar, e o telescópio que usa o refletor recupera fótons únicos em alguns ensaios e é um laser muito mais poderoso do que você poderia comprar! Mas, um feixe contínuo pode ser diferente? Qual o tamanho de um laser que você precisaria para ver uma reflexão com um instrumento de visualização que não custa mais que o laser?

O vídeo está hilariamente errado.

No entanto, o princípio do alcance do laser é mais ou menos correto e requer os refletores deixados pelos astronautas na Lua. Só que a física e a tecnologia envolvidas estão muito além de apontar um laser de brinquedo para a Lua.

O projeto APOLLO (operação lunar a laser do Observatório Apache Point) está realmente fazendo isso.

http://physics.ucsd.edu/~tmurphy/apollo/basics.html

Você precisa de um telescópio bastante grande para começar - tanto para colimar o pulso de luz de saída quanto para receber o máximo de reflexão possível. A APOLLO usa um telescópio de 3,5 metros no observatório Apache Point .

Você precisa de um laser que possa gerar um pulso de luz de alta energia que seja muito curto. O pulso é injetado no trem óptico do telescópio e enviado à Lua. Este não é um ponteiro laser; é um laser Q-switched de alta potência para pesquisa, um dispositivo do tamanho de uma geladeira .

Na extremidade receptora, você precisa de um detector muito bom também conectado ao telescópio. Dos muitos, muitos fótons enviados à Lua no pulso, apenas entre 1 e 5 fótons retornam ao detector. Você precisa de um detector capaz de distinguir 1 a 5 fótons extras do ruído de fundo da luz proveniente da Lua.

Usando esta técnica, a distância da Terra à Lua pode ser medida com uma precisão muito alta.

Este é o sistema APOLLO em ação:

Em relação à observação de artefatos humanos na Lua com telescópios terrestres, eu gostaria que fosse factível, mas não é. Novamente, o vídeo do YouTube está errado.

O maior telescópio acessível aos amadores tem uma abertura (diâmetro) na faixa de 1 metro ou um pouco maior (a abertura dos maiores telescópios de propriedade amadora atualmente). O poder de resolução de um telescópio (o tamanho dos detalhes mais perceptíveis) depende da abertura - se a abertura for medida em mm e o poder de resolução medido em segundos de arco, a fórmula será:

poder de resolução = 100 / abertura

Portanto, um telescópio de 1 metro tem um poder de resolução de 0,1 segundos de arco.

A distância da Terra à Lua é de 384000 km (3,84 * 10 ^ 8 metros). Com um poder de resolução de 0,1 arco-segundos, o tamanho do menor detalhe discernível na Lua é:

tamanho do detalhe = distance_from_Earth_to_Moon * arctan (poder de resolução)

ou

tamanho do detalhe = 3,84 * 10 ^ 8 * arctan (0,1 arcsec) = 186 metros

Qualquer coisa menor que 186 metros seria borrada em um único ponto. Não há nada que tenhamos feito na Lua que seja tão grande quanto isso. Não é possível ver traços de atividade humana com telescópios de nível amador, mesmo com telescópios dobsonianos extremamente grandes. Mesmo com telescópios profissionais, ainda não temos a abertura para resolver esse tipo de detalhe.

No entanto, satélites em órbita ao redor da Lua, como o LRO, conseguiram imaginar traços das missões Apollo. Isso ocorre porque eles estão muito mais próximos do site.

http://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/news/apollo-sites.html

Nenhuma delas parece correta para mim.

Você está certo. O módulo lunar Apollo tinha 4 metros de diâmetro, ou cerca de 2 miliaregundos a uma distância de 385000 quilômetros. O Hubble tem uma resolução de 50 miliarcsegundos. Mesmo o Hubble não pode ver as trilhas e artefatos que os astronautas da Apollo deixaram na Lua, muito menos um astrônomo do quintal.

Em relação a um astrônomo do quintal "vendo" os refletores deixados na Lua, isso também está incorreto. "Ver" esses retrorrefletores requer um laser pulsado extremamente poderoso, um telescópio bastante grande e fotodetectores bastante caros. O item final é o motivo pelo qual escrevi "vendo" (entre aspas) em vez de ver (sem aspas).

Os astrônomos profissionais que usam esses retrorrefletores para medir a distância entre a Terra e a Lua recebem um fóton refletido para cada 10 ¹⁷ fótons enviados para a Lua. Eles estão procurando por fótons individuais. O uso de lasers pulsados ​​atinge dois fins. Em primeiro lugar, permite que os astrônomos medam a distância. Um laser contínuo não os deixaria fazer isso. Em segundo lugar, permite distinguir esses fótons individuais do ruído de fundo. Os lasers usados ​​nos experimentos de laser lunar têm um pico de potência nos gigawatts.

Um astrônomo amador de quintal que economize alguns milhões de dólares ou mais poderá construir um sistema que "veja" os refletores deixados na Lua. Um astrônomo amador no quintal não pode ver os artefatos deixados na Lua.

1. Você pode apontar um laser para a lua, mas não poderá perceber nenhum fóton refletindo de volta.

   O feixe se espalha devido à difração. O resto do lado iluminado da lua sobrecarregaria seus olhos, mesmo em um fino crescente, para perceber qualquer fóton refletido pelo laser.

   xkcd e se? O nº 13 mostra o que aconteceria se você tivesse mais pessoas e mais lasers.

   Os retrorrefletores deixados pelos astronautas da Apollo não ajudarão. Você precisa de muitos equipamentos complicados para recuperar um fóton que possa distinguir.

2. Phil Plait, autor do blog Bad Astronomy, abordou por que não podemos usar telescópios, nem mesmo o Hubble, para resolver artefatos na lua. Ele percorre os cálculos e os objetos feitos pelo homem na lua são muito menores que o poder de resolução de qualquer telescópio.