Ученые предлагают установить лазер в кратере на Луне, чтобы помочь будущим лунным миссиям безопасно приземляться в темноте и ориентироваться на местности. Этот сверхстабильный источник света также может помочь нам более точно измерять время, как объясняется в статье, доступной на сервере препринтов arXiv.
На Луне много постоянно затененных областей (ПЗО), представляющих собой кратеры, на которые никогда не попадает солнечный свет и которые расположены на лунных полюсах. Они идеально подходят для высокоточных приборов, поскольку там чрезвычайно холодно и удивительно тихо. Наша планета подвергается многочисленным воздействиям окружающей среды, которые могут повлиять на стабильность лазера, таким как сотрясение земли и изменения атмосферного давления.
План лунного лазера
Для решения этой задачи международная группа исследователей, в которую входят ученые из NIST (Национального института стандартов и технологий) и Лаборатории реактивного движения НАСА, разработала концептуальный план создания лунных главных часов. Это предполагает транспортировку материалов на Луну и создание лазерной системы внутри темного, замерзшего кратера.
Предлагается использовать криогенный кремниевый лазер с резонатором — специализированное устройство, использующее блок чистого кремния для идеальной синхронизации световых волн. Для того чтобы эта система работала на полную мощность, её необходимо поддерживать при постоянной температуре -430°F (-220°C). Кратер холодный, но не всегда. Температура там составляет примерно -350°F (-175°C), поэтому для компенсации этого дефицита учёные планируют использовать пассивные охлаждающие панели.
Система работает за счет отражения лазерного света от двух зеркал внутри небольшого отверстия в кремниевом блоке. Поскольку блок поддерживается при оптимальной температуре, он не сжимается и не увеличивается в размерах. Это обеспечивает неизменное расстояние, которое проходит свет при каждом отражении, что создает исключительную точность. На Земле это расстояние постоянно менялось бы из-за шума и тепла.
Инструмент навигации
Итак, как эта система могла бы помочь астронавтам или марсоходам ориентироваться? Лазер будет передавать постоянный сигнал сети спутников, вращающихся вокруг Луны, — лунный аналог нашей земной системы GPS.
Хотя это всего лишь концептуальный план, исследователи считают, что его реализация станет значительным шагом вперед для будущих высокоточных космических технологий, как они пишут в своей статье.
«Успех этой миссии станет исторической вехой, демонстрирующей способность человечества создать фундаментальную квантовую инфраструктуру на другом небесном теле, а также обеспечить постоянное присутствие на Луне».
Команда, стоящая за этим предложением, также считает, что эти лунные часы могут улучшить точность измерения времени на Земле. Они утверждают, что их можно использовать в качестве эталонного лазера для синхронизации атомных часов по всему миру.
