A experiência mais simples e bem-sucedida a bordo da Apollo 11

Como o Retrorrefletor Laser Lunar, ainda em funcionamento 50 anos depois, acabou indo para a Lua

Quando Neil Armstrong deu um pequeno passo na superfície da Lua, há 50 anos, o feito foi um triunfo para a tecnologia americana, dando aos EUA o direito de se gabarem da rival União Soviética na duramente contestada Guerra Fria. Mas a corrida espacial também criou uma corrida científica interna para determinar quais experimentos seriam realizados a bordo da primeira missão a levar humanos a outro mundo.

Um dos vencedores foi um dispositivo que permitiu aos cientistas medir a distância entre o nosso planeta e o seu satélite com uma precisão sem precedentes – uma experiência que não só foi crucial para testar a relatividade geral e compreender as oscilações subtis da Lua à medida que gira sobre o seu próprio eixo, mas também também foi surpreendentemente simples em comparação com a imensa complexidade da missão geral.

Em 1963, James Faller ingressou no Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) do National Bureau of Standards e da Universidade do Colorado, Boulder. Como estudante de pós-graduação na Universidade de Princeton, no final da década de 1950, ele escreveu um artigo intitulado “Uma proposta de pacote lunar: um refletor de canto na Lua”, prevendo um refletor leve e durável, pesando apenas um a três quilos, que seria implantado no lua. Um feixe de luz vindo da Terra seria direcionado ao refletor; o instrumento detectaria o laser e refletiria a luz de volta para a Terra. O tempo que a luz levou para fazer a viagem de ida e volta da Terra à Lua e voltar, escreveu ele, “permitiria que fosse feita uma medição precisa da distância Terra-Lua”.

Ele entregou seu trabalho de pesquisa ao professor, Robert Henry Dicke, um físico que fez contribuições importantes nos campos da astrofísica, da física atômica e da gravidade. Ao entregar o trabalho, Faller escreveu à mão no topo: “Professor Dicke, poderia ver se isso faz algum sentido?”

Menos de uma década depois, o mundo saberia quão perspicaz tinha sido a proposta de Faller. Juntamente com os colegas da JILA, Jan Hall e Peter Bender, ele estabeleceu uma equipe lunar para explorar a viabilidade de colocar um retrorrefletor na Lua. Não havia garantia de que a experiência realmente daria certo: outros grupos estavam desenvolvendo propostas concorrentes na esperança de serem selecionados para a viagem histórica da Apollo.

Mas a sorte – juntamente com os rigorosos requisitos da NASA em termos de tamanho, peso, velocidade e simplicidade – deram ao refletor uma vantagem. Funcionários da NASA acreditavam que a Apollo 11 apresentava um alto risco de aborto após o pouso, então qualquer experimento deveria ser montado e implantado em 10 minutos. Faller lembrou: “Os astronautas tiveram tempo limitado para passar na superfície lunar para posicionar a matriz voltada para a Terra. Em outras palavras, fomos salvos pelo relógio.”

Um retrorrefletor de cubo de canto – ou melhor, uma série deles – oferecia um design ideal. Um espelho único e comum teria funcionado em teoria, mas sempre precisaria ser apontado precisamente para o ponto de origem da luz incidente, de modo que o feixe de luz fosse refletido diretamente de volta à fonte para ser cronometrado. No entanto, devido à rotação da Lua no seu próprio eixo e à sua rotação em torno da Terra, este alinhamento perfeito ocorreria apenas em raras ocasiões – e mesmo assim, um pequeno erro no apontamento resultaria no regresso da luz para um ponto diferente. Mas esses refletores seriam feitos de três espelhos, colocados precisamente em ângulos retos entre si, como o canto interno de uma caixa de papelão. Este design força a luz que entra a refletir em três superfícies, e as leis da óptica garantem que ela sempre retornará diretamente para a fonte.

Enquanto o experimento de Faller estava sendo aprovado pela NASA, houve mais um passo crucial: encontrar alguém que fornecesse o conjunto de espelhos refletores especializados para tornar o alcance possível. Uma vantagem para a nossa empresa, Heraeus, era que o quartzo fundido que fabricávamos era conhecido por ter a mais alta pureza, tornando-o resistente a qualquer radiação ionizante que faria o vidro normal escurecer durante o envelhecimento no espaço sideral. A alta pureza também minimizaria a absorção, bem como as bolhas e inclusões que criam pequenas lentes ou microrrefletores que poderiam fazer com que a luz fosse refletida incorretamente.