Минус 223 °C и вечна мрак: учениците предлагат да се инсталира лазерен GPS на Луната директно в кратери

Ново подход към лунната навигация: лазери в затенени кратери

Учени от Националния институт за стандарти и технологии (NIST) предложиха да се разположат ультрастабилни лазерни източници в постоянно тъмните кратери на южния полюс на Луната. Тяхната цел е да създадат „лунен GPS“, който ще позволи астронавтите, луниходите и космическите апарати да се ориентират без помощта на наземни станции.

Защо точно затенените кратери?
* Екстремната студ: температурата в тези впадини пада до −223 °C, което е дори по-ниско от тази на повърхността на Плутон.
* Супер-висок вакуум и липса на вибрации – естествени условия, които осигуряват стабилност на резонаторите без нужда от криогенна охладителка и сложна виброизолация.
* Постоянната сянка – благодарение на малкия наклон на лунната ос кратерите остават вечно затенени, което ги прави идеална среда за високоточни лазери.

Технология
В основата е кремнено оптично резонатор: светлинният лъч се отразява многократно между две огледала, разположени на фиксирано разстояние. Това осигурява почти неизменна честота на излъчването и прави лазера надежден хронометър.

> „Когато разбрах, че затенените области могат да предложат такава стабилност, видях в тях идеалната среда за супер-стабилен лазер“, – отбелязва водещият автор на изследването Цзюнь Е (Jun Ye).

Как това ще помогне навигацията
* Лунният GPS ще се основава на эталони времеви сигнали, предавани от кратерите.
* Спутниците и комуникационните мрежи ще могат да използват тези сигнали в комбинация с атомни часовници за точно определяне на местоположението.
* Това е особено важно в южния полюс, където сложните условия на осветление затрудняват традиционната навигация.

Контекст
Идеята за ультрастабилни лазери допълва вече съществуващите предложения на NASA за създаване на лунна навигационна система: спутници-помощници, радиомаяки и атомни часовници. Новото изследване отваря перспектива за използването на природните особености на Луната като „природен“ охладител и стабилизатор.

Резултатите от работата бяха публикувани 8 май в списание *Proceedings of the National Academy of Sciences* и могат да станат ключов стъпка към автономна лунна навигация, необходима за дългосрочните мисии Artemis.