W wiecznym mroku Księżyca powstanie niezwykła maszyna. Chodzi o twój zegarek
Potężny laser powienien stanąć na Księżycu. I nie chodzi tu o zamienienie Srebrnego Globu w Gwiazdę Śmierci, ale urządzenie, które ułatwi dostawy dla kolonii ludzi.
Międzynarodowy zespół naukowców, w skład którego wchodzą badacze z NIST oraz słynnego Jet Propulsion Laboratory podlegającego NASA, ogłosił właśnie nieprawdopodobnie wręcz ambitny plan.
Badacze chcą umieścić na Księżycu ekstremalnie stabilny laser, który posłuży jako fundament pod budowę kosmicznego systemu nawigacji. Ten imponujący projekt nie tylko pomoże przyszłym misjom w bezpiecznym lądowaniu, ale również drastycznie poprawi dokładność, z jaką odmierzamy czas tutaj, na Ziemi. Szczegóły tej koncepcji opublikowano właśnie na serwerze preprintów arXiv.
Księżycowe ciemności to idealne miejsce dla czułej aparatury
Nasz naturalny satelita skrywa wiele tajemnic, a jedną z najciekawszych są tak zwane regiony wiecznego cienia. To głębokie kratery zlokalizowane na księżycowych biegunach, do których nigdy nie docierają promienie słoneczne.
Z punktu widzenia człowieka to po prostu niezwykle niegościnne, przeraźliwie zimne i ciemne miejsca. Jednak dla inżynierów projektujących precyzyjną aparaturę pomiarową są to warunki wręcz wymarzone.
Ziemia jest niezwykle głośną i dynamiczną planetą, ciągłe wstrząsy sejsmiczne, drgania gruntu czy zmiany ciśnienia atmosferycznego potrafią całkowicie zaburzyć pracę najczulszych instrumentów. Wnętrze mrocznego krateru na Księżycu jest za to środowiskiem nieskazitelnie cichym i stabilnym, co czyni je idealnym domem dla superczułego lasera.
Krzemowe serce zamrożone w ekstremalnej temperaturze
Zaproponowane przez naukowców rozwiązanie to kriogeniczny laser z wnęką krzemową. To wysoce wyspecjalizowane urządzenie wykorzystujące blok absolutnie czystego krzemu do utrzymywania fal świetlnych w idealnej synchronizacji.
System działa poprzez odbijanie światła laserowego tam i z powrotem między dwoma lustrami umieszczonymi wewnątrz niewielkiego otworu w krzemowej strukturze.
Aby sprzęt ten mógł osiągnąć swój pełny potencjał i niesamowitą precyzję, musi być utrzymywany w stałej temperaturze około minus 256 stopni Celsjusza. W tak ekstremalnym zimnie blok krzemu nie kurczy się ani nie rozszerza, dzięki czemu dystans, jaki pokonuje światło przy każdym odbiciu, pozostaje absolutnie niezmienny.
Więcej na Spider's Web:
Pasywne chłodzenie i księżycowy odpowiednik GPS
Choć biegunowe kratery są naprawdę zimne, to ich naturalna temperatura wynosi około minus 212 stopni Celsjusza. To wciąż odrobinę za ciepło dla krzemowego serca lasera. Aby zniwelować tę różnicę, inżynierowie planują wykorzystać specjalne panele do chłodzenia pasywnego, które obniżą temperaturę do wymaganego poziomu bez wprowadzania dodatkowych drgań z mechanicznych agregatów.
Tak ustabilizowany system zacznie emitować niezwykle równy i pewny sygnał, który będzie transmitowany do sieci satelitów krążących po orbicie Księżyca. W ten sposób powstanie lokalna, niezwykle precyzyjna wersja systemu GPS. Dzięki niej przyszłe załogi astronautów oraz autonomiczne łaziki będą mogły bezbłędnie nawigować w absolutnych ciemnościach, omijając niebezpieczne przeszkody i bezpiecznie lądując w najtrudniejszym terenie.
Kwantowa infrastruktura, która zrewolucjonizuje ziemskie zegary
Autorzy projektu nie ukrywają, że choć na razie mówimy o planie koncepcyjnym, jego realizacja będzie gigantycznym skokiem dla rozwoju technologii kosmicznych. Naukowcy podkreślają w swojej publikacji, że sukces tej misji wyznaczy historyczny kamień milowy w dziejach eksploracji kosmosu.
Będzie to ostateczny dowód na to, że ludzkość jest w stanie zbudować infrastrukturę kwantową na innym ciele niebieskim, kładąc tym samym podwaliny pod stałą, bezpieczną obecność człowieka na Księżycu.
Co fascynujące, korzyści z tego kosmicznego projektu odczujemy również na naszej planecie. Zespół odpowiedzialny za koncepcję przekonuje, że tak stabilne źródło światła posłuży jako ostateczny laser referencyjny. Pozwoli to na bezbłędną synchronizację zegarów atomowych na całym świecie, przesuwając granice naszej precyzji w mierzeniu czasu na zupełnie nowy, nieosiągalny dotąd poziom.
