跟随《生活大爆炸》探索登月之谜

在美国情景喜剧《生活大爆炸》第三季中,有一天晚上,谢尔顿和他的书呆子朋友们居然跑到屋顶上做起了月球测距实验。他们的计划是向月球发射一束激光。这让佩妮那个肌肉比大脑发达的新男友扎克提出了一个问题:“激光会让月亮爆炸吗?”

片中的实验是以一个真实事件为题材展开:1969年7月,阿波罗11号的宇航员在月球上放置了一台由石英玻璃制成的激光反射器。

扎克对月球的愚蠢担忧激怒了谢尔顿,他真可以问几个更有意思的问题——比如,人类制造的激光束如何在太空中飞行38.4万公里,并能准确无误地击中一个像手提箱大小的物体?这样的壮举相当于你在120公里外射中像一分钱硬币大小的靶心;又或者可以问问,这面在月球上的反射镜怎么可能在50多年后还能正常使用?它是如何在无数次太阳喷发和极具侵略性的宇宙紫外线辐射中幸存下来的?要知道这些紫外线辐射在短时间内几乎可以摧毁我们在地球上所知的所有物质。

这些问题的答案就藏在这个小装置身上。反射镜由一个倾斜的金属架和底座组成,乍一看似乎没什么特别的。但它里面却装着难以置信的东西:100个玻璃透镜像100只眼睛一样齐刷刷的朝向蔚蓝的地球。这些镜片并不是普通的玻璃,而是用高端的石英玻璃制成。多亏了这些石英玻璃透镜,让这台反射器近50年来始终能可靠地把激光束反射回地球。这也是目前唯一一项仍在进行的阿波罗太空实验。

这台反射器的使用寿命之所以如此惊人,秘密就在于石英玻璃能够承受月球上的极端温度(从夜间的零下150°C到白天的135°C)和强烈的紫外线辐射。在反射镜使用了50年后,它的镜片仍然成像清晰,因为石英玻璃不会随时间的推移而变质。不仅如此,石英玻璃的纯度高达99.9999%,以至于杂质含量必须以十亿分之一的纯度单位(ppb)来计量。这种极端的纯度也意味着——在经过难以想象的38.4万公里后,少数到达月球反射器的激光光子在几乎没有任何散射损失的情况下被安全反射回地球。也许,科学家们从地面发射的高频脉冲激光在开始时非常强大,但在飞向月球的途中,它仍然会呈扇形散开2公里左右。想要实现准确测距,就必须避免材料不纯而导致的散射损失。不纯的石英玻璃会将击中反射器的少量光子发射到宇宙深处,而不是反射回地球。负责阿波罗11号科学实验包的美国宇航局工程师和Bendix公司的工作人员(现为霍尼韦尔航空航天集团)早在20世纪60年代就已经认识到贺利氏石英玻璃的优异均匀性。这就是为什么贺利氏成为了阿波罗11号登月任务一员的原因。贺利氏带着无限荣耀一起参与了这部波澜壮阔登月史的撰写。

《生活大爆炸》里的朋友们庆祝他们射向月球的激光束真的回来了,他们的监示器记录了一些返回的光子,扎克想知道这到底有什么了不起的。朋友们回应说,激光的回归证明了月球上有人造物体,这也说明登月并不是发生在好莱坞的摄影棚里。“但是他们是如何阻止激光炸毁月球的呢?”扎克还是不死心的追问。其中一个星际迷航超级粉丝的朋友笑了,他说:“别担心,我们把激光打晕了。”

Michael Schattenmann

Global Head of Storytelling & Marketing


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