Sbarchi sulla Luna: possiamo vederne le impronte dalla Terra? Sì, ma non con telescopi “casalinghi”

Il 20 luglio 1969 l'equipaggio americano dell'Apollo 11 sbarcò sulla Luna: un momento storico che, ancora oggi, è messo in dubbio da innumerevoli teorie del complotto. Fortunatamente, la natura del nostro satellite permette di conservare a lungo le tracce degli sbarchi umani e degli strumenti sulla sua superficie, a partire dal primo oggetto umano a toccarne il suolo, la sonda russa LUNA-2.

Una delle tracce più importanti di questi sbarchi è citata nell'episodio 23 della terza stagione di Big Bang Theory, la famosa serie TV che segue un gruppo di amici nerd. Replicando un esperimento in grado di misurare la distanza Luna-Terra (una distanza media di 384.400 Km), i protagonisti puntano un laser verso particolari specchi posizionati proprio in occasione del primo allunaggio. Il ritorno del segnale è un'ulteriore prova della presenza di artefatti umani sulla Luna. Purtroppo però non è possibile farlo con strumenti "casalinghi", ma servono specifici laser e strumentazioni che raggiungono anche i 3,5 metri! Ci sono altri modi per "vedere" le tracce degli sbarchi sulla Luna? Sì, ad esempio, grazie a satelliti in orbita possiamo vedere i segni dei rover sul suolo lunare.

L'atterraggio dell'Apollo 11 e i retroriflettori

La missione Apollo 11 portò sulla superficie lunare due uomini, Neil Armstrong e Buzz Aldrin, incaricati di raccogliere campioni di terreno lunare da riportare sulla Terra. La loro missione consisteva anche nel depositare alcuni retro-riflettori, speciali specchi (disposti come le pareti interne dell'angolo di un cubo, quindi con 3 superfici riflettenti a 90°) in grado di inviare la luce incidente precisamente nella direzione di partenza.

Conoscendo la velocità della luce, tramite l'uso di laser e di questi specchi si può effettivamente misurare la distanza Luna-Terra e le sue variazioni di orbita: il primo impulso laser a raggiungere gli specchi fu lanciato dal Lick Observatory in California il 1° agosto 1969, due settimane dopo l'allunaggio, e venne rilevato dopo circa 2,5 secondi, permettendo di misurare la distanza percorsa dall'impulso: 384.400 km, con una precisione di +/- 25 cm.

Con le moderne tecnologie di laser ranging, la precisione della misura è attualmente di circa 0,1 mm, e grazie agli esperimenti ancora in svolgimento si è potuto calcolare che la Luna si sta lentamente allontanando dalla Terra.

Quelli lasciati dalla missione Apollo non sono gli unici retro-reflettori: anche l'URSS inviò sonde con specchi simili, come nel caso della Lunokhod 1, e più di recente una missione Indiana (Chandrayaan-3) è atterrata sulla Luna con lo stesso obbiettivo.

Quanto è difficile individuare i retro-riflettori?

Ma è davvero possibile colpire questi specchi con un laser "portatile" dal tetto di casa propria, come mostrato nella puntata di Big Bang Theory? La risposta è, prevedibilmente, no.

I moderni telescopi laser normalmente utilizzati per questi esperimenti, come l'Apache Point Observatory in New Mexico (USA) hanno raggi di 3,5 metri o più, per poter captare il segnale di ritorno. Le interferenze presenti nell'atmosfera, infatti, "allargano" il fascio laser inviato dai telescopi fino a circa 1,8 km sulla superficie della Luna, quindi solo una piccolissima parte della luce colpisce gli specchi per tornare indietro: per la precisione, 1 fotone ("pacchetto" di energia) su 30 milioni (3 x 10⁶).

A sua volta questa piccola parte, nel viaggio di ritorno verso il nostro pianeta, viene dispersa fino a coprire una superficie di ben 15 km sulla superficie terrestre: anche qui il rapporto è di 1 solo fotone rivelato dal telescopio su 30 milioni riflessi dagli specchi.

Le probabilità che un fotone emesso possa essere riflesso dagli specchi e captato a Terra diventano quindi 1 su 10²⁴ (un quadrilione). Fortunatamente, i moderni laser possono inviare fino a 300 quadrilioni di fotoni per impulso, ottenendo il ritorno di circa 1200 fotoni al minuto: un risultato impossibile per apparecchiature più semplici, come quelle usate nella serie TV.

È possibile vedere le orme degli astronauti con un normale telescopio?

E se volessimo individuare le impronte degli astronauti? Anche in questo caso, purtroppo, c'è poco che si possa fare dalla Terra. La risoluzione dei telescopi osservatori e le interferenze atmosferiche rendono impossibile vedere dettagli così minuti, e anche per riuscire a individuare le strutture più grandi come il modulo d'atterraggio è necessario avere strumenti in orbita lunare, come il Lunar Reconnaissance Orbital Camera.

Questo satellite, orbitante a circa 33 km dalla superficie lunare, è in grado di regalarci immagini con una risoluzione di circa 50 cm per pixel, come nel caso di questa foto del Mare della Tranquillità, il sito dell'atterraggio di Apollo 11. Una risoluzione adeguata per individuare le tracce dei rover lunari e gli oggetti principali, ma non abbastanza da vedere le singole impronte, purtroppo.

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