Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) предложили использовать постоянно затененные кратеры на южном полюсе Луны для размещения сверхстабильных лазеров. В будущем данные устройства могут стать основой навигационной системы для астронавтов, луноходов и космических аппаратов.
Идеальная среда
Из-за небольшого наклона оси Луны постоянно затененные кратеры никогда не получают прямого солнечного света. Температура в них опускается примерно до -223 градусов. Ученые давно рассматривали эти кратеры как потенциальные резервуары замерзшей воды для будущих лунных поселений.
Теперь исследователи считают, что данные условия могут сделать кратеры идеальными природными лабораториями для высокоточных лазерных систем. Их работа была опубликована в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Высокостабильный лазер излучает свет с почти идеально постоянной частотой. Это позволяет нескольким лазерам точно измерять расстояния между объектами. Данная возможность может использоваться для создания навигационных систем на лунной поверхности.
Как работают лазерные резонаторы
В исследовании предлагается использовать кремниевый оптический резонатор. Это устройство, которое стабилизирует лазерный свет. Оно отражает его между зеркалами, расположенными на точном расстоянии друг от друга. На Земле эти системы требуют сложного криогенного охлаждения и виброизоляции, поскольку даже малейшие колебания температуры могут дестабилизировать лазер.
Внутри постоянно затененного лунного кратера природа может выполнить большую часть этой работы бесплатно. Низкие температуры внутри кратеров в сочетании с естественным высоким вакуумом на Луне и относительно низким уровнем вибрации по сравнению с Землей позволяют кремниевым оптическим резонаторам работать практически без теплового расширения. Это обеспечивает стабильность, необходимую для навигационных систем, которые полагаются на точные частоты лазеров для расчета положения и отслеживания движения космических аппаратов по лунной поверхности.
Решение проблемы навигации на южном полюсе Луны
Космические аппараты вокруг Луны по-прежнему в большей степени полагаются на наземные системы слежения. По мере увеличения лунной активности этот подход может перестать быть практичным, особенно в районе южного полюса Луны, где сложные условия освещения затрудняют навигацию для астронавтов и роботизированных исследователей.
Сегодня спутники GPS на Земле непрерывно передают сигналы синхронизации, генерируемые бортовыми атомными часами. Приемники определяют свое местоположение с помощью времени, которое необходимо для получения сигналов от нескольких спутников.
Исследователи предполагают, что сверхстабильные лазеры могут служить в качестве основных эталонных датчиков синхронизации для будущих лунных спутников и сетей связи.
VK
OK
Telegram
Дзен