L'astronaute Edwin E. Aldrin Jr. se dirige vers une position pour déployer deux composants du Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP) sur la surface de la Lune pendant l'activité extravéhiculaire d'Apollo 11. Le Passive Seismic Experiments Package (PSEP) est dans sa main gauche; et dans sa main droite se trouve le rétro-réflecteur laser (LR3). L'astronaute Neil A. Armstrong, le commandant, a pris cette photo avec une caméra de surface lunaire de 70 mm. Crédit :NASA
Neal Armstrong, Buzz Aldrin et Michael Collins ont quitté la lune il y a 50 ans, mais l'une des expériences qu'ils ont laissées continue de fournir de nouvelles données à ce jour :des réseaux de prismes qui réfléchissent la lumière vers sa source, fournissant de nombreuses idées. Avec les astronautes d'Apollo 11, ceux d'Apollo 14 et 15 ont également laissé des matrices :les matrices d'Apollo 11 et 14 ont 100 prismes en verre de quartz (appelés cubes d'angle) chacun, tandis que le réseau d'Apollo 15 en compte 300.
La longévité de l'expérience peut être attribuée au moins en partie à sa simplicité :les réseaux eux-mêmes ne nécessitent aucune alimentation. Quatre télescopes dans des observatoires au Nouveau-Mexique, La France, L'Italie et l'Allemagne tirent des lasers sur eux, mesurer le temps qu'il faut à une impulsion laser pour rebondir sur les réflecteurs et revenir sur Terre. Cela permet de mesurer la distance à une fraction de pouce près (quelques millimètres), et les scientifiques du Jet Propulsion Laboratory analysent les résultats.
L'orbite, la rotation et l'orientation de la lune sont déterminées avec précision par la télémétrie laser lunaire. L'orbite lunaire et l'orientation de la lune en rotation sont nécessaires aux engins spatiaux qui orbitent et atterrissent sur la lune. Par exemple, les caméras des engins spatiaux en orbite lunaire peuvent voir les réseaux réfléchissants, en s'appuyant sur eux comme des emplacements précis à moins d'un pied (une fraction de mètre).
Les mesures de télémétrie laser ont également approfondi notre compréhension de la danse entre la Lune et la Terre. La Lune orbite autour de la Terre à une distance moyenne de 239, 000 milles (385, 000 kilomètres), mais la télémétrie laser lunaire a montré avec précision que la distance entre les deux augmente de 1,5 pouces (3,8 centimètres) par an.
Les marées dans les océans de la Terre ne sont pas les plus élevées lorsque la lune est au-dessus, mais des heures plus tard. La marée la plus haute est à l'est de la lune. Il y a deux renflements de marée, la seconde une demi-journée plus tard. La force gravitationnelle entre les renflements des marées et la lune tire contre et ralentit la rotation de la Terre tout en tirant la lune vers l'avant le long de la direction dans laquelle elle se déplace dans son orbite autour de la Terre. La force vers l'avant fait que la lune s'éloigne de la Terre de 0,1 pouce (3 millimètres) chaque mois.
Une vue rapprochée, prise le 5 février, 1971, du rétroréflecteur de télémétrie laser (LR3), que les astronautes d'Apollo 14 ont déployés sur la lune lors de leur activité extravéhiculaire à la surface lunaire. Crédit :NASA
D'une manière similaire, La gravité terrestre tire sur la lune, provoquant deux renflements de marée de la roche lunaire. En réalité, les positions des réseaux réfléchissants varient jusqu'à six pouces (15 centimètres) de haut en bas chaque mois à mesure que la lune fléchit. Mesurer combien les réseaux se déplacent a permis aux scientifiques de mieux comprendre les propriétés élastiques de la lune (une mesure de ceci, appelé le numéro d'amour, porte le nom du scientifique A. E. H. Love).
L'analyse des données du laser lunaire montre que la lune a un noyau fluide. Cela a été une surprise lorsqu'il a été découvert il y a deux décennies, car de nombreux scientifiques pensaient que le noyau serait froid et solide. Le noyau fluide affecte les directions dans l'espace des pôles nord et sud de la lune, que le laser lunaire détecte.
La théorie de la gravité d'Einstein suppose que l'attraction gravitationnelle entre deux corps ne dépend pas de leur composition. La gravité du Soleil attire la Lune et la Terre. Si cette attraction dépendait de la composition des deux objets, cela affecterait l'orbite lunaire. La Terre contient plus de fer que la Lune. L'analyse des données de l'expérience de télémétrie laser lunaire ne trouve aucune différence dans la façon dont la gravité attire la Lune et la Terre en raison de leur composition.
L'étoile du nord est presque au-dessus du pôle nord de la Terre. Ce pôle change de direction par rapport aux étoiles en raison de l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil sur la forme de la Terre (le diamètre à l'équateur est plus grand que le diamètre aux pôles). Le pôle tracera un cercle dans le ciel revenant à l'étoile du nord en 26, 000 ans. Ce mouvement du pôle est détecté et mesuré par télémétrie laser lunaire.
Avec un intérêt renouvelé pour l'exploration de la lune, La NASA a approuvé une nouvelle génération de réflecteurs à placer sur la surface lunaire au cours de la prochaine décennie. L'amélioration des performances des nouveaux réflecteurs et leur répartition géographique plus large sur la Lune permettraient de meilleurs tests de la relativité d'Einstein, étudier l'intérieur lunaire profond, enquête sur l'histoire de notre voisin céleste, et le soutien de l'exploration future. L'héritage de la première visite humaine sur la lune il y a un demi-siècle sera perpétué.
