ในอีกไปกี่ปีมนุษย์ก็จะกลับไปยังดวงจันทร์อีกครั้ง เรามาดูกันว่าสิ่งที่ถูกทิ้งไว้บนดวงจันทร์นอกจาก รอยเท้าอันโด่งดังที่สุด ซึ่งเป็นรอยบุ๋มรูปรองเท้าบู๊ตในฝุ่นของดวงจันทร์ที่ผู้คนหลายล้านคนได้เห็นภาพของมัน แต่มันก็ยังมีสิ่งอื่นที่ถูกทิ้งไว้ที่ดวงจันทร์เช่นกัน
รูปที่ 1. กระจกสะท้อนเลเซอร์วัดระยะดวงจันทร์แบบอาร์เรย์ (อ้างอิง: Space)
นี่คือกระจกสะท้อนเลเซอร์วัดระยะดวงจันทร์แบบอาร์เรย์ (Lunar Laser Ranging Retroreflector Array: LLRR) ที่เป็นแผงกระจก 100 บาน ที่ชี้มายังโลกที่เป็นแผงขนาดกว้าง 60 เซนติเมตร ล้อมรอบด้วยรอยเท้าของนักบินอวกาศของอพอลโล 11 (Apollo 11) บัซ อัลดริน (Buzz Aldrin) และนีล อาร์มสตรอง (Neil Armstrong) ที่ได้นำยานไปไว้ที่นั่นในวันที่ 21 กรกฎาคม ค.ศ. 1969
แครอล แอลลีย์ (Carroll Alley) ศาสตราจารย์ฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ (University of Maryland) เป็นผู้ตรวจสอบหลักของโครงการอพอลโล (Apollo) และเขากล่าวว่า การใช้กระจกเหล่านี้ เราสามารถใช้เลเซอร์เพื่อวัดระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์ได้อย่างแม่นยำ และนี่เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการเรียนรู้เกี่ยวกับวงโคจรของดวงจันทร์และทดสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วง
วิธีการทำงานโดยใช้เลเซอร์คลื่นพัลส์ (Laser Pulse) ยิงออกมาจากกล้องโทรทรรศน์บนโลก ข้ามจากโลกไปยังดวงจันทร์ และส่องกระทบกระจก เนื่องจากตัวกระจก เป็นแบบตัวสะท้อนแสงแบบลูกบาศก์มุม (Corner-Cube Reflectors) พวกมันจึงส่งแสงคลื่นพัลส์ตรงกลับไปยังจุดที่มันมา มันเหมือนกับการตีลูกบอลไปที่มุมสนามสควอช แครอลอธิบาย เมื่อแสงคลื่นพัลส์ถูกส่งกลับมาบนโลก กล้องโทรทรรศน์รับแสงคลื่นพัลส์ที่กลับมา โดยปกติจะเป็นโฟตอนเดียว ซึ่งทำให้เขาประหลาดใจ
รูปที่ 2. กระจกสะท้อนเลเซอร์วัดระยะดวงจันทร์แบบอาร์เรย์ในพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ (อ้างอิง: Researchgate)
เวลาเดินทางไป-กลับจะระบุระยะทางของดวงจันทร์ด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่ง ซึ่งดีกว่าปกติไม่กี่เซนติเมตรจาก 385,000 กิโลเมตร การเล็งไปที่กระจกและจับแสงสะท้อนจางๆเป็นสิ่งที่ท้าทาย แต่นักดาราศาสตร์ทำมาเป็นเวลากว่า 35 ปีแล้ว สถานที่สังเกตการณ์สำคัญคือหอดูดาวแมคโดนัลในเท็กซัส ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.7 เมตร ส่งสัญญาณสะท้อนไปที่บริเวณแสงในทะเลแห่งความเงียบสงบ (Sea of Tranquility) ตำแหน่งที่อพอลโล 11 ลงจอด ที่บริเวณฟราเมาโร (Fra Mauro) ของอพอลโล 14 และที่บริเวณแฮดลีย์ ริลล์ (Hadley Rille) ของอพอลโล 15 เป็นประจำ และบางครั้งที่บริเวณแสงในทะเลแห่งความเงียบสงบมีชุดกระจกอยู่บนยานสำรวจดวงจันทร์ลูโนคุด 2 (Lunokhud 2) ของโซเวียตที่จอดอยู่ ซึ่งอาจจะเป็นหุ่นยนต์ที่ดูเท่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา
ด้วยวิธีนี้ เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยติดตามวงโคจรของดวงจันทร์อย่างระมัดระวัง และพวกเขาได้เรียนรู้สิ่งที่น่าทึ่งบางประการ เช่น ดวงจันทร์หมุนวนออกจากโลกในอัตรา 3.8 ซม./ปี ดวงจันทร์อาจจะมีแกนกลางที่เป็นของเหลวและแรงโน้มถ่วงสากลมีความเสถียรมาก ค่าคงที่ความโน้มถ่วงของนิวตัน G เปลี่ยนไปน้อยกว่า 1 ส่วนในแสนล้านตั้งแต่เริ่มทดลองเลเซอร์
นักฟิสิกส์ยังใช้ผลเลเซอร์เพื่อตรวจสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และสมการของไอน์สไตน์ทำนายรูปร่างของวงโคจรของดวงจันทร์ได้ และการวัดระยะด้วยแสงเลเซอร์ก็สามารถวัดได้ แต่ทฤษฎีของไอน์สไตน์ก็ยังถูกทดสอบอย่างต่อเนื่อง แต่นักฟิสิกส์บางคนรวมถึงแครอล เชื่อว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขามีข้อบกพร่อง หากมีข้อบกพร่อง การศึกษานี้ก็อาจจะพบข้อบกพร่องได้
รูปที่ 3. หอดูดาวที่ยิงแสงเลเซอร์สีเขียวของศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) (อ้างอิง: NASA)
นาซ่าและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติกำลังให้ทุนสนับสนุนโรงงานแห่งใหม่ในนิวเม็กซิโก นั่นคือหอดูดาวอาปาเช่พอยท์ลูน่าเลเซอร์แรงค์กิ้ง (Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation) หรือเรียกสั้นๆ ว่า APOLLO ซึ่งการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาด 3.5 เมตร ที่มี การมองเห็นในชั้นบรรยากาศที่ดี นักวิจัยที่นั่นจะตรวจสอบวงโคจรของดวงจันทร์ด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตร ซึ่งดีขึ้นกว่าเดิมถึง 10 เท่า
ข้อมูลที่มากขึ้นและดีขึ้นสามารถเปิดเผยความผันผวนที่แปลกประหลาดของแรงโน้มถ่วง กระจกนั้นไม่ต้องใช้แหล่งพลังงาน พวกมันไม่ได้ถูกปกคลุมด้วยฝุ่นบนดวงจันทร์อย่างที่นักวางแผนอพอลโลในยุคแรกๆกลัว การวัดดวงจันทร์ควรดำเนินต่อไปอีกหลายทศวรรษ หรืออาจนานหลายศตวรรษ
อ้างอิง: NASA
