Mit The Big Bang Theory die Entfernung zwischen Erde und Mond in 2,5 Sekunden zurücklegen?

In der dritten Staffel der Sitcom-Serie „The Big Bang Theory“ stehen Sheldon Cooper und seine Nerd-Freunde nachts auf ihrem Hausdach in Pasadena. Ihr Plan: Sie wollen einen Laserstrahl auf den Mond schießen. Im Mittelpunkt des Experiments der Nerd-Freunde steht eine wahre Geschichte. Sie handelt von einem Reflektor aus Quarzglas, der von der Apollo-11-Besatzung bei der Mondlandung 1969 auf der Mondoberfläche platziert wurde. Er ermöglicht das sogenannte Lunar Laser Ranging.

Comic 8

Eine wahre Begebenheit: Der Mondreflektor und die ersten Menschen auf dem Mond

Bei Pennys neuem Freund Zach, der gut aussieht, aber unglaublich einfältig ist, wirft das Laserstrahlexperiment eine Frage auf: Wird der Mond durch den Laserstrahl vielleicht explodieren? Der einfältige Zach, der sich mit seiner Sorge um den Mond den Groll von Sheldon zuzieht, hätte tatsächlich ein paar cleverere Fragen stellen können. Zum Beispiel: Wie kann es sein, dass ein von Menschen erzeugter Lichtstrahl die Entfernung von Erde und Mond in ca. 2,5 Sekunden zurücklegt? Also rund 384.000 km durch das Weltall wandert, um dann ein Objekt zu treffen, das nur so groß ist wie ein kleiner Handkoffer? Solch ein kleines Objekt aus so großer Entfernung zu erwischen, entspricht immerhin dem Versuch, aus rund 120 km Entfernung eine 1-Cent-Münze zu treffen. Oder: Wie ist es möglich, dass dieser Mondreflektor nach über 50 Jahren immer noch funktioniert? Trotz der vielen Sonneneruptionen und der extrem aggressiven kosmischen UV-Strahlung, die fast alle Materialien, die wir auf der Erde kennen, binnen kurzer Zeit zerstört?

Das Material, das allem standhält: Quarzglas im Mondreflekor

Quarzglasprismen

Die Antworten auf diese Fragen liegen in dem kleinen Apparat selbst. Der Reflektor, der aus einem schräg aufgestellten Metallgestell besteht, das auf einer Bodenplatte ruht, ist auf den ersten Blick unspektakulär. Doch in seinem Inneren befindet sich etwas Unglaubliches: 100 Tripelprismen, die wie Augen aussehen und die seit 50 Jahren zur Erde ausgerichtet sind. Diese Tripelprismen sind aus ganz speziellem Glas: dem Hightech-Werkstoff Quarzglas. Dank der Tripelprismen aus Quarzglas schickt der Reflektor seit Jahrzehnten Laserstrahlen zuverlässig zur Erde zurück.

Das gelingt nur, weil Quarzglas weder die extremen Temperaturschwankungen auf dem Mond etwas anhaben können: minus 150 Grad bei Nacht; plus 135 Grad Celcius am Tag. Noch die aggressive UV-Strahlung. Auch 50 Jahre nach dem ersten Arbeitstag des Reflektors sind seine Tripelprismen noch so klar wie eh und je. Quarzglas kennt keine Altersschwäche. Quarzglas ist mit 99,9999 Prozent derart rein, dass man Verunreinigungen in ppb (parts per billion) misst: auf eine Milliarde reiner Teilchen kommt ein verunreinigtes. Die extreme Reinheit bewirkt, dass die wenigen Laserphotonen, die den Reflektor nach kaum vorstellbaren 384.000 km erreichen, auch tatsächlich ohne Streuverluste zur Erde zurückgesendet werden. Mag der gebündelte Laserimpuls, den Wissenschaftler von der Bodenstation auf der Erde losschicken, zu Beginn noch extrem kraftvoll und stark sein, so fächert sich der Strahl auf dem Weg zum Mond doch bis zu einem Durchmesser von zwei Kilometern auf. Um überhaupt eine Messung durchführen zu können, darf es beim Reflektieren keine Streuverluste durch unreines Material geben. Verunreinigtes Quarzglas würde die wenigen Photonen, die tatsächlich auf den Reflektor treffen, nicht zur Erde, sondern in die Tiefen des Alls leiten. Auch den NASA-Ingenieuren und der für das Apollo-11-Wissenschaftspaket verantwortlichen Firma Bendix Corp. (heute Honeywell Aerospace) war in den 1960er Jahren bekannt, dass Quarzglas von Heraeus eine einzigartig hohe Homogenität aufweist. Heraeus wurde so Teil der Apollo-11-Mission. Und hat ein Stück Mondlandungsgeschichte mitgeschrieben.

Alles ein Fake? Der Reflektor ist der Beweis für die Mondlandung

Die Big-Bang-Theory-Freunde auf dem Häuserdach in Pasadena jubeln, als der Laserstrahl, den sie zum Mond gefeuert haben, tatsächlich zurückkehrt und sich einige Photonen auf ihrem Monitor nachweisen lassen. Was daran denn so toll sei, will der einfältige Zach wissen. Die Antwort der Freunde: Schließlich sei die Rückkehr des Lasers der Beweis, dass Menschen auf dem Mond eine Maschine hinterlassen haben. Es ist der Beweis für die Mondlandung. Und die Landung der Apollo-11-Mission nicht in einem Hollywood-Studio stattgefunden hat. Und wie haben sie es nun angestellt, dass der Laser den Mond nicht zur Explosion gebracht hat? Einer der Freunde, bekennender Star-Trek-Fan, lächelt. „Keine Sorge, wir haben den Laser auf ‚Betäubung’ gestellt.“

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