Ученые подчеркнули, что у Луны есть преимущества, которых нет у наземных лабораторий.
Ученые предложили разместить сверхстабильную лазерную систему внутри кратеров, постоянно находящихся в тени, возле южного полюса Луны, где экстремальный холод и почти идеальные вакуумные условия могли бы помочь создать одну из самых точных систем измерения времени и навигации, когда-либо разработанных для космоса. Об этом пишет Interesting Engineering.
Отмечается, что такая концепция сосредоточена на использовании лунных кратеров, которые никогда не получают солнечного света. Эти регионы остаются в постоянной темноте, а температура там достигает около 50 кельвинов. Ученые говорят, что такие условия уменьшают вибрацию, тепловой шум и нестабильность поверхности, которые в основном нарушают работу высокоточных оптических систем на Земле.
"В основе предложения лежит оптическая кремниевая резонаторная полость. Это устройство позволяет резонировать между двумя зеркалами только определенным частотам света, стабилизируя выходной сигнал привязанного к нему лазера. Цель заключается в создании лазера с чрезвычайно стабильной частотой, которая не меняется со временем", - объяснили в материале.
Ученые отметили, что Луна обладает преимуществами, которых нет у наземных лабораторий. Отсутствие атмосферы, пониженная сейсмическая активность и стабильная тепловая среда делают ее идеальным кандидатом для систем точных измерений, требующих высокой стабильности.
В то же время физик Джун Е, работающий в Национальном институте стандартов и технологий и JILA, подчеркнул, что постоянно затененные кратеры обеспечивают уникальные условия для такой системы. Он добавил, что такая среда устраняет многие источники помех, которые встречаются на Земле.
"Излучая остаточное тепло из резонаторной системы в гораздо более холодную бездну космического пространства, оптический резонатор можно дополнительно охладить - без использования криостата или другого оборудования - до температуры 16 К. При такой температуре кремний не расширяется и не сжимается под воздействием незначительных колебаний температуры, что гарантирует: свет, попадающий в резонатор, всегда проходит точно одинаковое расстояние между двумя зеркалами", - говорится в исследовании.
Ученые уверяют, что такая стабильность критически важна, поскольку даже малейшие физические изменения могут повлиять на частоту лазера. На Луне эти колебания будут значительно уменьшены.
"Система будет работать путем синхронизации коммерческого лазера с резонансной частотой кремниевой резонаторной системы. После стабилизации лазер может служить опорным сигналом для навигации и измерения времени на поверхности Луны", - добавили в материале.
Такая технология могла бы обеспечить работу системы позиционирования на Луне, подобной GPS на Земле. Также она могла бы поддерживать посадку космических аппаратов в районах с плохой видимостью и служить эталоном для оптических атомных часов, работающих за пределами Земли.
"Несколько таких лунных лазеров могли бы точно измерять расстояния между объектами и, возможно, обнаруживать экзотические физические явления, такие как пульсации в пространстве-времени", - говорят ученые.
Они также предположили, что сеть таких систем могла бы поддерживать будущие эксперименты по обнаружению гравитационных волн путем отслеживания малейших изменений расстояния между лунными приборами.
Развертывание будет предусматривать размещение предварительно собранных оптических кремниевых резонаторов в кратерах, находящихся в постоянной тени, с помощью робототехнических систем или астронавтов во время будущих миссий "Артемида". После чего поблизости будет установлен лазерный источник, который наведут на резонатор для обеспечения стабильности частоты.
"В случае успеха система может стать основой лунного стандарта времени и обеспечить функционирование высокоточных оптических коммуникационных сетей между Землей и Луной. Исследователи считают, что первые демонстрации могут начаться на низкой околоземной орбите уже через несколько лет, а развертывание на Луне состоится позднее в этом десятилетии", - подытожило Interesting Engineering.
Как писал УНИАН, ранее ученые обнаружили загадочные оранжевые лучи вокруг далекой галактики. Как выяснилось, это оптические артефакты, которые называют дифракционными спайками.
Также сообщалось, что за орбитой Плутона ученые нашли крошечный ледяной мир с уникальной атмосферой. Этот "мини-Плутон" считается самым маленьким объектом Солнечной системы, но имеет четко выраженную глобальную атмосферу, которая удерживается силой притяжения.