Risposte dalla luna: scopriamo cos’è la tecnologia laser infrarossa e come funziona

Dal 2009 la NASA cercava di colpire con radiazioni laser un pannello in orbita attorno alla Luna, ecco come c’è riuscita.

Esempio di laser di diversi colori, fonte: Wikimedia commons

Un recente articolo di Focus tratta di un gruppo di ricercatori che è riuscito a inviare un impulso laser verso un pannello riflettente in orbita attorno alla Luna. Sono riusciti a raggiungere questo obiettivo sfruttando radiazioni laser nell’infrarosso.

Come funziona il laser dal punto di vista chimico-fisico

La parola laser è in realtà un’acronimo dell’inglese ‘light amplification by stimulated emission of radiation’. L’idea alla sua base è di amplificare radiazioni elettromagnetiche mediante stimolazione di un mezzo eccitato. Gli elettroni in un atomo possono avere solo certi livelli di energia. Se si eccita un elettrone esso ha livello di energia maggiore del normale. Una radiazione della giusta energia stimolare l’elettrone a tornare al livello di energia normale emettendo una radiazione identica a quella incidente. Se si eccitano gli atomi di un gas e si pone questo fra due specchi, uno semiriflettente e uno completamente riflettente, una radiazione può moltiplicarsi finché non ha la forza di sfuggire al primo. La radiazione ottenuta è uguale a quella di partenza ma di intensità molto maggiore.

Struttura di un catarifrangente, fonte: wikimedia commons

Il pannello che ha permesso al segnale di tornare a terra

L’immagine che probabilmente per prima ci viene in mente del satellite a cui puntavano i ricercatori è quella di un normale specchio. Nonostante il pannello sia più complicato di questo sarete sorpresi di sapere che esso è comunque molto simile a un oggetto quotidiano: un catarifrangente. Esso infatti è composto da 12 tubi che contengono strutture simili al vertice di un cubo fatto di specchi visto dall’interno. Questa struttura permette di riflettere qualsiasi raggio nella stessa direzione da cui è partito. Se infatti immaginiamo un sistema di assi perpendicolari ai tre specchi, un raggio di luce possiamo pensare che viaggi su una retta probabilmente non parallela ad alcuno di questi assi. Quando il raggio colpisce la prima faccia cambierà segno la sua direzione lungo l’asse perpendicolare a questa faccia mentre rimane uguale lungo le altre due. Se il raggio colpisce anche le altre due la sua direzione cambia anche lungo gli altri due assi e quindi il raggio torna su una retta parallela a quella di partenza.

Cosa permette di fare il laser e cosa no

Il laser è stato utilizzato dalla NASA per fare misurazioni molto precise della distanza Terra-Luna usando riflettori posti sulla superficie del nostro satellite naturale. Il pannello in orbita invece ha lo scopo di aiutare i ricercatori a capire quanto i depositi di polvere abbiano danneggiato i pannelli sulla superficie. Oltre a questa applicazione uno dei più conosciuti ambiti in cui il laser è utilizzato è la medicina. Ad esempio è famosa la chirurgia dell’occhio con tecnologia laser. Esso è utilizzato in questo caso per l’estrema precisione che mette a disposizione. Meno soddisfacenti sono stati i tentativi di applicazione offensiva in campo bellico. Infatti ingenti finanziamenti hanno portato ad armi che hanno un problema abbastanza grave: sono molto sensibili a condizioni atmosferiche avverse.

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