Colocar lasers ultraestáveis dentro de algumas das crateras lunares frias e escuras poderia ajudar os cientistas a instalar um sistema de navegação semelhante ao GPS na Lua, permitindo que os futuros astronautas e espaçonaves Artemis navegassem pela superfície lunar com mais facilidade.
Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) propuseram este Valas permanentemente sombreadas Perto do pólo sul da Lua, pode fornecer o ambiente natural perfeito para sistemas laser extraordinariamente precisos. Esses fótons poderão um dia fornecer a base de tempo necessária para futuros astronautas, rovers e espaçonaves viajarem até a Lua sem depender fortemente de sistemas de observação baseados na Terra. Uma declaração Do NIST.
O novo estudo baseia-se nesses esforços mais amplos, acrescentando uma reviravolta incomum: ultraestável Lasers Colocado dentro das crateras permanentemente sombreadas da lua. Um laser altamente estável produz luz com uma frequência quase perfeitamente constante, permitindo que múltiplos lasers meçam com precisão distâncias entre objetos – uma capacidade que poderia eventualmente apoiar sistemas de navegação em toda a superfície lunar.
Poços permanentemente sombreados não recebem luz solar direta da lua Baixa inclinação axial. Escondidos na escuridão perpétua, esses poços são legais PlutãoA temperatura cai para cerca de 370 graus Fahrenheit negativos (223 graus Celsius negativos). Os cientistas há muito os consideram reservatórios potenciais de água congelada que poderiam sustentar futuros assentamentos lunares.
Os pesquisadores agora acreditam que as mesmas condições adversas poderiam tornar as crateras laboratórios naturais ideais para sistemas de laser de precisão. O estudo sugere o uso de uma cavidade óptica de silício – um dispositivo que reflete a luz do laser entre espelhos separados por distâncias incrivelmente precisas.
Naquele dia TerraEsses sistemas exigem resfriamento criogênico complexo e isolamento de vibração, pois mesmo pequenas mudanças de temperatura podem atrapalhar o laser. No entanto, dentro de uma cratera lunar permanentemente sombreada, a natureza pode fazer o trabalho de graça.
As temperaturas frias dentro das crateras estão naturalmente associadas à Lua Ambiente de alto vácuo E os baixos níveis de vibração em relação à Terra permitem que as cavidades ópticas de silício operem praticamente sem expansão térmica – proporcionando a estabilidade necessária para sistemas de navegação que dependem de frequências de laser precisas para calcular posições na superfície lunar e rastrear o movimento de naves espaciais.
“Assim que entendi o que as regiões permanentemente sombreadas poderiam fornecer, percebi que este seria o ambiente ideal para um laser superestável”, disse Jun Ye, principal autor do estudo, no comunicado.
Hoje, da Terra Satélites GPS Transmita continuamente sinais de tempo gerados por relógios atômicos internos. Os receptores calculam sua posição medindo quanto tempo leva para esses sinais chegarem de vários satélites.
As naves espaciais ao redor da Lua ainda dependem fortemente de sistemas de observação baseados na Terra, mas com o aumento da atividade lunar, essa abordagem pode não ser mais prática – especialmente em torno dos mais difíceis. Pólo Sul LunarCondições difíceis de iluminação podem complicar a navegação de astronautas e exploradores robóticos.
Em vez disso, os investigadores sugerem que os lasers ultraestáveis colocados dentro de crateras permanentemente sombreadas poderiam servir como referências temporais primárias para futuros satélites lunares e redes de comunicações, servindo efetivamente como parte da infraestrutura GPS lunar.
Uma vez posicionada dentro ou perto de uma cratera lunar permanentemente sombreada, a cavidade óptica estabilizaria um laser próximo, fixando sua luz em uma frequência única e altamente precisa. O sinal resultante poderia funcionar como um farol GPS para uma espaçonave lunar, dizem os pesquisadores, embora seja baseado em satélite. Relógios atômicos Autoridades disseram em comunicado que isso ajudará a construir “a espinha dorsal do primeiro relógio atômico óptico em uma superfície extraterrestre”.
Suas descobertas foram Lançado em 8 de maio Em Anais da Academia Nacional de Ciências.
