Laser w księżycowym kraterze? Mógłby odmienić nawigację w kosmosie. Pełniłby rolę precyzyjnego zegara dla misji kosmicznych

„Naukowcy z USA i Niemiec zaproponowali zbudowanie na Księżycu lasera, który byłby pomocny dla przyszłych misji kosmicznych, eksplorujących naturalnego satelitę Ziemi” - czytamy w serwisie ArXiv.

Naukowcy proponują zbudowanie lasera w stale zacienionym kraterze na Księżycu, aby pomóc w bezpiecznym lądowaniu przyszłych misji kosmicznych. Taki laser miałby też kilka dodatkowych zastosowań.

Na Księżycu znajduje się wiele stale zacienionych obszarów (ang. permanently shadowed regions, PSR). Należą one do najzimniejszych miejsc w Układzie Słonecznym. Są więc potencjalnie świetnym miejscem dla przyszłych misji księżycowych, na przykład umieszczenia precyzyjnych instrumentów naukowych wymagających niskich temperatur i osłonięcia od różnych zakłóceń, przy jednoczesnej bliskości do zasilania energią słoneczną na zewnątrz takich ciemnych miejsc.

Laser jako precyzyjny zegar

Warunki w zacienionych obszarach PSR bardzo dobrze pasują do zbudowania lasera, który pełniłby rolę precyzyjnego zegara dla misji kosmicznych. Plan koncepcyjny przewiduje transport materiałów i wybudowanie lasera w stale zacienionym kraterze. Zaproponowano, aby był to kriogeniczny laser z wnęką krzemową. Takie urządzenie wykorzystuje blok czystego krzemu, aby utrzymywać fale świetlne w idealnej synchronizacji.

Aby osiągnąć swój maksymalny potencjał, laser potrzebuje pracować w temperaturze 16 lub 17 kelwinów. Monitoring stale zacienionych kraterów w okolicach bieguna południowego, prowadzony przez sondę Lunar Reconnaissance Orbiter, pokazuje, że temperatura w nich mieści się w przedziale od 20 kelwinów zimą (około minus 253 stopnie Celsjusza) do 60 kelwinów latem (około minus 213 stopni Celsjusza). Potrzebne byłoby więc dodatkowo chłodzenie pasywne.

Wspomniany laser działa poprzez odbijanie światła pomiędzy dwoma zwierciadłami w niewielkiej wnęce wewnątrz krzemowego bloku. Niska temperatura powoduje, że blok nie rozszerza się ani nie kurczy, więc dystans do pokonania przez światło nie zmienia się – światło pokonuje go za każdym razem w identycznym czasie. Na Ziemi przeszkadzają w tym dodatkowe szumy i ciepło.

Stabilny sygnał dla sieci satelitów

Taki księżycowy laser mógłby nadawać stabilny sygnał dla sieci satelitów krążących po orbicie wokół Księżyca. Mielibyśmy księżycową wersję ziemskiego systemu GPS. Byłby też księżycowym wzorcem czasu. Przydałby się również dla wielkobazowej interferometrii optycznej i pomógłby w powstaniu kosmicznych sieci kwantowych. Co więcej, mógłby też posłużyć za laser referencyjny dla synchronizacji zegarów atomowych na Ziemi.

Artykuł pojawił się w serwisie ArXiv, w którym publikowane są wstępne, nierecenzowane wersje prac naukowych. Część z nich po przejściu recenzji jest potem publikowana w czasopismach naukowych. Pierwszym autorem pracy jest Yun Ye z National Institute of Standards and Technology (JILA) oraz University of Colorado w Boulder w USA.

CZYTAJ WIĘCEJ: Ludzie wrócą na Księżyc? Rakieta NASA już na wyrzutni startowej. Jakie zadania czekają astronautów po dotarciu na orbitę?

Wszystkie najnowsze artykuły znajdziesz na wPolityce.pl/najnowsze. Nie przegap!

PAP/oprac. Natalia Wierzbicka