اخترشناسان، با ارسال پرتوهاي پُرقدرت ليزر به سطح ماه و دريافت بازتاب آنها از بازتابنده‌هاي ويژه‌اي كه از مأموريت‌هاي آپولو بر سطح ماه مانده است، با دقت چند ميلي‌متر فاصلهِ ماه را مي‌سنجند. اين اندازه‌گيري‌ها چنان دقيق است كه فيزيكدانان اميدوارند آزموني جدّي براي قوانين شناخته‌شدهِ گرانش و نظريهِ نسبيت باشد.
گسيل شده به سوي ماه از يکي از رصدخانه هاي طرح فاصله سنجي ليزري
حدود چهار قرن پيش، گاليله از فراز برج پيزا گوي‌هايي را به پايين مي‌انداخت تا ببيند آيا جاذبهِ زمين بر اجسامي با جنس، جرم، و چگالي مختلف، متفاوت عمل مي‌كند يا خير. نخستين نشانه‌هاي اصلِ همْ‌ارزي گرانش با تأييد اين كه تمام گلوله‌هاي مختلف پرتاب‌شدهِ گاليله، با وزن‌هاي گوناگون، همزمان به سطح مي‌رسند به دست آمد؛ اصلي كه بعدها در دوران نيوتن تبيين شد و در اوايل قرن بيستم در دوران اينشتين نيز در چارچوب نسبيت جاي گرفت. مثال جالبي براي اصل همْ‌ارزي، سقوط آزاد فيل و پَر است. اگر اين دو تحت نيروي گرانش زمين اما در شرايط خلأ (بدون تأثير جريان هوا) سقوط كنند هر دو با هم به زمين مي‌رسند يا در مدار حركت مي‌كنند.
تصور اين موضوع براي اغلب مردم دشوار است اما اين اصلِ هم‌ارزي است. با وجود اين در شرايط خاص و در آزمايش‌هاي بسيار بسيار دقيق‌تر از سقوط گلوله‌هاي گاليله هنوز مطمئن نيستيم كه اصل هم‌ارزي كاملاً درست باشد. مثلاً قوانين حركت و گرانش نيوتني نيز در شرايط خاص، يعني در سرعت‌هاي بسيار زياد، از معادله‌هاي كلاسيك تبعيت نكردند و راهي جز تصحيح آنها با انقلابي به نام نسبيت نبود. پس در فيزيك امروز نيز مي‌توان پرسيد و شك كرد كه آيا در دقيق‌ترين آزمايش‌ها نيز شتاب گرانش بر همهِ اجسام يك اندازه است، فارغ از ساختار و جنس آنها؟ اين سؤال جسورانه‌اي است زيرا اصول بزرگي در فيزيك امروز، مانند نسبيت عام اينشتين، با پيشْ‌فرضِ وجود اصل همْ‌ارزي مطرح شده‌اند.
برخي نظريه‌هاي نوين فيزيك، كه هنوز پشتوانهِ كافي مشاهده و آزمايش ندارند، حاكي از آن‌اند كه شتاب گرانش به شكل بسيار نامحسوسي وابسته به ساختار و تركيبات اجسام است. اين ادعاي جنجال‌برانگيز اگر درست باشد نظريهِ نسبيت نياز به تغييرات اساسي دارد. اما شاهد اين ادعا كجاست؟
فاصله‌سنجي ليزريِ ماه LLR سَرواژهِ (Lunar Laser Ranging) يكي از بهترين روش‌ها براي تعيين درستي يا نادرستي اين ادعاست. اين روش، به لطف مأموريت‌هاي آپولو، اكنون امكان‌پذير است. بيش از سه دههِ پيش، در مأموريت‌هاي آپولو ۱۱ و ۱۴ و ۱۵ فضانوردان بازتابنده‌هاي ليزري را در سه نقطهِ سطح ماه قرار دادند. ابزار بازتابندهِ چهارم نيز به مَه‌نشين خودكار متصل بود كه روسها فرستادند. روسها در دو مأموريت لونا ۱۷ و ۲۱ (سال‌هاي ۱۹۷۱ و ۱۹۷۳) دو خودرو تقريباً يك تُني به نام‌هاي لوناخود ۱ و ۲ را در ماه رها كردند. جايگاه لوناخود ۲ به دقت مشخص است و از بازتابنده‌هاي آن براي طرح فاصله‌سنجيِ ماه استفاده مي‌شود. دانشمندان، براي اندازه‌گيري فاصلهِ ماه، نوري را از مراكز ليزر زميني به سوي اين بازتابنده‌ها ارسال مي‌كنند.
اين ابزارها، كه بازتابنده‌هاي برگشتي (Retro reflectors) نام دارند، آرايه‌اي از تعدادي منشور كوارتزي و سه‌گوش (سه وَجه عمود بر‌هم)اند. هر منشور يك نيمه مكعبِ از قطر نصف‌شده است. درست مانند سه گوش يك ديوار، كه هر توپي را كه به آن پرتاب كنيم پس از دو برخورد با ديواره‌ها تقريباً به سوي ما برمي‌گردد، در اينجا نيز منشورها هر پَرتويي را كه دريافت كنند درست در همان جهت بازتاب مي‌كنند؛ نه مثل آينه كه بازتاب فقط در صورتي در همان جهت است كه پرتو نور عمود بر آينه بتابد. اين ويژگي سبب مي‌شود پرتو ليزر زميني از هر سويي كه به بازتابنده برسد درست به همان سو برگردد (از چنين ويژگي‌اي در كاسهِ چراغ عقب اتومبيل، علائم جاده‌اي، شَبرَنگ‌هاي دوچرخه، و... نيز استفاده مي‌شود).
اخترشناسان از اين پايگاه‌ها ليزرهاي قَوي را به سوي هدف خود در ماه مي‌فرستند. آنها مدت زمان رفت و برگشت پرتو ليزر را اندازه‌گيري مي‌كنند. اين زمان بسته به موقعيت ماه در مدارش (فاصلهِ ماه از زمين بين 351،000 كيلومتر در حضيض تا 406،000 كيلومتر در اوج تغيير مي‌كند) بين حدود ۳۴/۲ تا ۷۱/۲ ثانيه متغير است. البته براي اين آزمايش و رسيدن به دقت، نياز است كه زمان رفت و برگشت نور با دقت چند پيكوثانيه (۱۲-۱۰ يك ميليون ميليونم ثانيه) سنجيده شود. براي چنين دقتي بايد ده‌ها عامل تأثيرگذار را شناخت و اثر آن را از نتيجه حذف كرد؛ از خطاهاي دستگاه، خطاي بازتابنده، اختلاف سرعت نور در جوّ و فضا، حركت پوسته‌اي زمين، و.... وقتي نتيجه به دست آمد به كمك آن مي توان موقعيت ماه در مكانش را پيوسته بررسي و آن را با پيش‌بيني نظريه‌هاي گرانش و نسبيت مقايسه كرد. از آنجا كه حركت ماه تحت اثر گرانش است، با چنين بررسي‌هايي مي‌توان امتحان كرد كه آيا شتابگرانش براي ماه و زمين يكسان است و آيا نظريهِ نسبيت عام اينشتين توضيح دقيقي از اين حركت ارائه مي‌دهد يا خير.
[External Link Removed for Guests]
