Вчені здатні створити на Місяці систему високоточної часової та навігаційної підтримки: як це функціонуватиме

Дослідники підкреслили, що Місяць має переваги, яких не мають лабораторії на Землі.

Зазначається, що ця концепція зосереджена на використанні місячних кратерів, які ніколи не отримують сонячного світла. Ці області залишаються в постійній темряві, а температура там досягає приблизно 50 кельвінів. Дослідники стверджують, що такі умови зменшують вібрацію, тепловий шум і нестабільність поверхні, які зазвичай заважають роботі високоточних оптичних систем на Землі.

“Основою пропозиції є оптична кремнієва резонаторна порожнина. Цей пристрій дозволяє резонувати між двома дзеркалами лише для певних частот світла, стабілізуючи вихідний сигнал лазера, що до нього прив’язаний. Мета полягає в створенні лазера з надзвичайно стабільною частотою, яка не змінюється з часом”, – пояснили в матеріалі.

Науковці зазначили, що Місяць має переваги, яких немає у наземних лабораторіях. Відсутність атмосфери, знижена сейсмічна активність та стабільне теплове середовище роблять його ідеальним місцем для систем точних вимірювань, які потребують високої стабільності.

Водночас фізик Джун Є, який працює в Національному інституті стандартів та технологій і JILA, підкреслив, що постійно затінені кратери забезпечують унікальні умови для такої системи. Він додав, що таке середовище усуває багато джерел перешкод, які існують на Землі.

“Випромінюючи залишкове тепло з резонаторної системи у набагато холодніше середовище космічного простору, оптичний резонатор можна додатково охолодити – без використання кріостата чи іншого обладнання – до температури 16 К. При такій температурі кремній не розширюється і не стискається під впливом незначних коливань температури, що гарантує: світло, яке потрапляє в резонатор, завжди проходить точно однакову відстань між двома дзеркалами”, – йдеться у дослідженні.

Дослідники запевняють, що така стабільність є критично важливою, адже навіть найменші фізичні зміни можуть вплинути на частоту лазера. На Місяці ці коливання будуть значно зменшені.

“Система працюватиме шляхом синхронізації комерційного лазера з резонансною частотою кремнієвої резонаторної системи. Після стабілізації лазер може слугувати опорним сигналом для навігації та вимірювання часу на поверхні Місяця”, – додали в матеріалі.

Точність за межами Землі

Ця технологія могла б забезпечити функціонування системи позиціонування на Місяці, подібної до GPS на Землі. Вона також могла б підтримувати посадку космічних апаратів у районах з поганою видимістю та слугувати еталоном для оптичних атомних годинників, які працюють поза межами Землі.

“Кілька таких місячних лазерів могли б точно вимірювати відстані між об’єктами та, можливо, виявляти екзотичні фізичні явища, такі як пульсації у просторі-часі”, – зазначають вчені.

Вони також припустили, що мережа таких систем могла б підтримувати майбутні експерименти з виявлення гравітаційних хвиль через відстеження найменших змін відстані між місячними приладами.

Розгортання передбачатиме розміщення попередньо зібраних оптичних кремнієвих резонаторів у кратерах, що перебувають у постійній тіні, за допомогою роботизованих систем або астронавтів під час майбутніх місій “Артеміда”. Після цього поблизу буде встановлено лазерне джерело, яке наведуть на резонатор для забезпечення стабільності частоти.

“У разі успіху система може стати основою місячного стандарту часу та забезпечити функціонування високоточних оптичних комунікаційних мереж між Землею та Місяцем. Дослідники вважають, що перші демонстрації можуть розпочатися на низькій навколоземній орбіті вже за кілька років, а розгортання на Місяці відбудеться пізніше цього десятиліття”, – підсумувало Interesting Engineering.

Інші новини про космос

Як повідомляв УНІАН, раніше вчені виявили загадкові помаранчеві промені навколо далекої галактики. Як з’ясувалося, це оптичні артефакти, які називають дифракційними спайками.

Також повідомлялося, що за орбітою Плутона вчені знайшли крихітний крижаний світ з унікальною атмосферою. Цей “міні-Плутон” вважається найменшим об’єктом Сонячної системи, але має чітко виявлену глобальну атмосферу, яка утримується силою тяжіння.