En un lugar de la Tierra, puede ser un observatorio astronómico, por ejemplo, surge un haz láser que surca el cielo abriéndose camino hacia el espacio exterior. Más allá de la atmósfera, un satélite recibe el impulso de luz y la refleja de tal manera que el eco vuelve a ser captado por la estación en tierra. En el caso más extremo conocido, el trayecto es mucho más largo aún, el rayo láser surca el espacio que nos separa de nuestro satélite natural e ilumina ciertos reflectores que los astronautas de las misiones Apolo dejaron sobre la superficie lunar allá por los años 70. Ese ir y venir de la luz recorriendo miles de kilómetros en el trayecto y el tiempo que emplea en realizarlo permite a ingenieros y científicos calcular la distancia entre el observatorio y el satélite con un error pequeñísimo. Estamos hablando de “Telemetría láser a satélites” o Satellite Laser Ranging (SLR). Para explicarnos cómo es esta técnica, las dificultades que entrañan esas medidas y sus aplicaciones, entrevistamos a José Carlos Rodríguez Pérez, geodesta del Observatorio de Yebes

La historia del SLR comenzó, como comenta nuestro invitado, en 1964. Aquel año, la NASA envió al espacio el satélite Beacon Explorer 22B, un satélite inicialmente dedicado a la exploración de la ionosfera al que se añadieron una serie de prismas de esquina cúbica destinados a reflejar los pulsos de un láser que se enviaban desde tierra. Estos retrorreflectores son espejos especiales que tienen la capacidad de reflejar la luz en la misma dirección de incidencia, independientemente de su orientación. El experimento dio resultado y desde entonces se ha utilizado SLR con satélites artificiales que orbitan a altitudes que van desde los 400 km hasta los 40.000 km y también los más de 380,000 km que separan a la Tierra de la Luna.

Por supuesto, la medida no es nada fácil, la luz se desplaza a velocidad constante en el vacío, pero varía al cruzar la atmósfera; la frecuencia de la señal también cambia debido al movimiento del satélite en su órbita y al movimiento propio de rotación de la Tierra; el haz láser se va abriendo a medida que se aleja del emisor y cuando llega al satélite puede tener más de un centenar de metros de anchura, como los reflectores son de pequeño tamaño, la cantidad de fotones reflejados es muy escasa y son necesarios receptores en tierra capaces de captar muy pocos fotones, incluso, fotones únicos.

Tres de las misiones Apolo que pusieron astronautas en la Luna y dos misiones robóticas soviéticas Lunojod dejaron en nuestro satélite natural retrorreflectores de distintos tamaños que han permitido medir la distancia entre los dos cuerpos durante más de 50 años con tal precisión que ha permitido descubrir que la Luna y la Tierra se separan a razón de 3,8 cm cada año.

Las aplicaciones del SLR permiten la determinación de la posición con una precisión de milímetros, unas medidas que sirven para facilitar un sistema de referencia terrestre que permite determinar los cambios de altura del agua de los mares y océanos, los movimientos de las placas tectónicas, las deformaciones de la corteza terrestre en distintos lugares, el movimiento de los polos, la longitud del día, etc.

De estas y otras muchas cosas habla en este capítulo de Hablando con Científicos nuestro invitado, José Carlos Rodríguez Pérez, geodesta del Observatorio de Yebes del Instituto Geográfico Nacional. Os invito a escucharlo.