Дослідники Національного інституту стандартів і технологій (NIST) розробили концепцію навігаційної системи для Місяця на основі ультрастабільних лазерів. Результати дослідження опубліковано 8 травня в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
За задумом учених, лазери слід розмістити у постійно затінених кратерах поблизу південного полюса Місяця. Ці ділянки ніколи не отримують сонячного світла через незначний нахил місячної осі. Температура там опускається до мінус 223 градусів Цельсія — нижче, ніж на поверхні Плутона. Суворе природне середовище підходить не лише для зберігання замерзлої води, яку розглядають як ресурс для майбутніх місячних поселень. Як з’ясувалося, воно придатне й для роботи прецизійних лазерних пристроїв.
Ультрастабільний лазер випромінює світло з майже ідеально сталою частотою, що уможливлює точне вимірювання відстаней між об’єктами. Для досягнення такої стабільності на Землі потрібні кріогенне охолодження та захист від вібрацій. У затінених кратерах цю роль бере на себе природа — екстремальний холод, надвисокий вакуум і практична відсутність сейсмічних збурень зводять теплове розширення матеріалів до мінімуму. «Як тільки я зрозумів, що можуть запропонувати постійно затінені ділянки, відчув, що це найідеальніше середовище для надстабільного лазера», — зазначив провідний автор дослідження Цзюнь Є (Jun Ye).
Автори пропонують використати кремнієвий оптичний резонатор. Це пристрій, у якому лазерний промінь багаторазово відбивається між двома дзеркалами, встановленими на суворо фіксованій відстані. Саме така конструкція забезпечує стабільність частоти, необхідну для точного хронометражу.
Підписуйтесь на Mediasat у Telegram: тут найцікавіші новини ТБ та телекому
Ідея місячної навігаційної системи стає дедалі актуальнішою на тлі підготовки NASA до тривалих місій у межах програми Artemis. Раніше науковці пропонували навігаційні супутники на місячній орбіті, радіомаяки й атомні годинники — аналоги земної глобальної системи позиціювання (GPS). Нова концепція доповнює цей арсенал незвичним елементом. Принцип GPS простий: супутники передають часові сигнали бортових атомних годинників, а приймачі обчислюють своє положення за різницею часу надходження сигналів. На Місяці такої інфраструктури немає. Зі зростанням активності досліджень залежність від наземного стеження може стати слабкою ланкою — особливо поблизу південного полюса з його складними умовами освітлення.
За задумом NIST, лазери у затінених кратерах виконуватимуть роль еталонних хронометрів для місячних супутників і комунікаційних мереж. Разом із супутниковими атомними годинниками вони стануть основою перших оптичних атомних годинників на позаземній поверхні.
Місячна інфраструктура зв’язку формується не лише в наукових лабораторіях. Нещодавно американська Intuitive Machines придбала британську станцію космічного зв’язку Goonhilly Earth Station разом з її американським підрозділом Comsat — щоб розширити власну мережу місячного зв’язку.
