Si disparase un láser a la luna, ¿qué tan ancho sería el rayo cuando y si golpea la superficie lunar?

Answer 1

Si fue al Polo Norte y colocó un puntero láser de clase 3a en un trípode para estabilizarlo, y lo apuntó a la luna, se formaría un punto de aproximadamente 500 millas de ancho en la superficie de la luna, moviéndose a aproximadamente 2000 pies por segundo a través la luna. (El rayo que golpea la superficie de la luna no tiene nada que se mueva realmente hacia los lados, eso es solo tu mente mirando un punto iluminado. Nada físico se mueve realmente hacia los lados, así que si giras el puntero láser para que el rayo se mueva más rápido que la velocidad de la luz en la superficie de la luna, no hay violación de la relatividad. Los fotones no se detienen solo porque el rayo está quieto, y los fotones no se aceleran solo porque movió el rayo).

Dado que la reflectividad de la luna es de aproximadamente el 15%, el láser tiene aproximadamente 5 mW de potencia, y estamos a aproximadamente 250,000 millas de distancia, puede esperar que vuelva aproximadamente 1 fotón por minuto en cada ojo. No hay ninguna posibilidad de que pueda ver esta pequeña cantidad de luz.

Ahora, por otro lado, suponga que de alguna manera obtuvo algo del telescopio Maui AEOS 3.67 metros con óptica adaptativa, y digamos que tenía un láser de 100 W disponible de apertura total (no creo que tengan uno, pero digamos que obtuvo un permiso especial para expandir un láser de 100 W a una apertura total) podría poner un punto en la luna un poco más grande que un campo de fútbol, ​​con todos los circuitos ópticos adaptativos cerrados para corregir la turbulencia atmosférica y la rotación de la Tierra y movimiento de la órbita lunar.

En este caso, la luz reflejada sería de aproximadamente 300 fotones por segundo en cada ojo. Aún necesitaría un detector de recuento de fotones, y necesitaría pulsar el haz para poder distinguir estos 300 fotones del fondo del brillo de la Tierra. En otras palabras, todavía no verías el lugar.

Ahora, si coloca una cámara sensible en el telescopio AOES y busca el lugar, ya que el telescopio es aproximadamente un billón de veces más grande que la pupila de su ojo (en el área), debería reunir unos cientos de nanowatts de potencia reflejada. El telescopio AEOS no debería tener problemas para detectar el punto en la luna.

(El tiempo tendría que controlarse cuidadosamente para que la dispersión del pulso saliente no cegara el sensor. Se necesitaría algún tipo de obturador rápido para que el sensor solo “mirara” cuando el láser estaba entre pulsos).

Answer 2

He intentado esa configuración, que Bill Ott sugirió, para el evento Holidays in Space en el Centro de Visitantes de la NASA en 2015. Tomé la foto con un DLSR en un telescopio Maksutov de 5 “. El láser de 100 w se enfocó en la luna con un Celestron de 8 ″ primero enfocando ópticamente y luego sustituyendo la fibra óptica del láser en un ocular / desempañador personalizado.

Puede ver cambios en el brillo reflejado (en el medidor de exposición de la cámara) cuando golpea un cráter, pero no puede verlo cuando está iluminado. Hubo un retraso de dos segundos, por lo que fue difícil rastrear y fotografiar sin sincronización, incluso con el seguimiento principal del alcance. Podría tener el cráter equivocado, pero Wiki dijo que el rayo tenía ~ 140 km de diámetro (mi lanzador puede no haber estado en el registro exacto del foco y el movimiento del aire era enorme, sin AO).

Esto NO es photoshop, aunque puede parecer falso, y también “imposible” según un análisis fotométrico razonable, pero pude ver un “punto” de 100 w enfocado por un Schmidt de 8 “, moverse en la luna, a través de un telescopio Mak de 5” .

Vista del suelo (mucha dispersión de la fibra) y vista del telescopio