Ученые хотят разместить на Луне суперлазер

Ученые хотят построить лазер внутри одного из самых холодных кратеров Луны, которые могут помочь лунным кораблям и марсоходам точно ориентироваться.

Сверхстабильные лазеры жизненно важны для систем синхронизации и навигации, требующих высочайшей точности. Они работают, отражая луч между двумя зеркалами внутри полости. Луч отражается между зеркалами с очень высокой точностью, отчасти потому, что камера остается почти того же размера, а не расширяется или сжимается. Чтобы сохранить длину луча стабильной, зеркала обычно хранятся в вакууме при чрезвычайно низких температурах, изолированные от внешних вибраций.

На Луне вокруг полюсов есть сотни кратеров, на которые никогда не попадает прямой солнечный свет, потому что Луна не сильно наклоняется при вращении. Это делает эти постоянно затененные регионы исключительно холодный, а температура некоторых кратеров, по прогнозам, будет около -253°C (20 кельвинов) лунной зимой.

Джун Е в JILA в Боулдере, штат Колорадо, и его коллеги предположили, что эти холодные условия – наряду с естественным отсутствием вибраций Луны и практически несуществующей атмосферой – могут сделать эти кратеры идеальным местом для ультрастабильного лазера с потенциальной стабильностью, намного большей, чем у любого лазера на Земле.

«Вся окружающая среда стабильна, и это главное», — говорит Йе. “Даже когда вы проводите на Луне лето и зиму, температура по-прежнему колеблется от 20 до 50 К. Это невероятно стабильная среда”.

Лазерное устройство Йе и его команды будет похоже на устройства, которые они уже создали в лабораториях JILA, называемые оптическими резонаторами, которые состоят из кремниевой камеры с двумя зеркалами.

Лучшие лазеры с оптическим резонатором на Земле могут оставаться когерентными только в течение нескольких секунд. Это означает, что световые волны лазера остаются синхронизированными. Однако исследователи полагают, что лунный лазер может оставаться когерентным в течение как минимум минуты.

Это позволило бы ему выступать в качестве эталонного лазера для многих различных лунных действий, таких как поддержание часового пояса на Луне или координация спутников, которые летают строем и используют лазеры для измерения расстояния друг от друга. Его можно даже использовать в качестве эталонного лазера для деятельности на Земле, поскольку лучу с Луны требуется чуть больше секунды, чтобы достичь Земли, говорит Йе.

Хотя это будет сложно реализовать, основная идея имеет смысл и может помочь в будущих высадках на Луну, говорит он. Симеон Барбер в Открытом университете Великобритании. «Мы видели, как в последнее время различные лунные полярные посадочные модули совершали неоптимальные посадки из-за условий освещенности, что затрудняет использование систем посадки на основе видения», — говорит Барбер. «Использование стабильного лазера для поддержки позиционирования, навигации и синхронизации может повысить надежность успешных приземлений в высоких широтах».