Colocar lasers ultra-estáveis em algumas das crateras lunares mais frias e escuras poderia ajudar os cientistas a construir um sistema de navegação semelhante ao GPS na Lua, permitindo que os futuros astronautas e naves espaciais Artemis navegassem mais facilmente pela superfície lunar.
Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) propuseram: crateras permanentemente sombreadas A vizinhança do pólo sul da Lua pode fornecer o ambiente natural perfeito para um sistema laser extremamente preciso. Segundo relatos, esses lasers podem fornecer aos futuros astronautas, rovers e espaçonaves a espinha dorsal de tempo necessária para navegar na Lua sem depender tanto de sistemas de rastreamento baseados na Terra. uma declaração Do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia.
O novo estudo baseia-se nesses esforços mais amplos, acrescentando uma reviravolta incomum: ultra-estável laser Localizado dentro de uma cratera permanentemente sombreada na Lua. O laser altamente estável produz luz a uma frequência quase completamente constante, permitindo que múltiplos lasers meçam com precisão a distância entre objetos – uma capacidade que poderia eventualmente apoiar sistemas de navegação na superfície lunar.
Crateras permanentemente sombreadas nunca recebem luz solar direta porque lunar Baixa inclinação axial. Estas crateras estão escondidas na escuridão permanente e as temperaturas permanecem abaixo Plutãoa temperatura caiu para cerca de 370 graus Celsius negativos (223 graus Celsius negativos). Os cientistas há muito os veem como potenciais reservatórios de água congelada para apoiar futuros assentamentos lunares.
Agora os investigadores acreditam que estas mesmas condições adversas podem tornar estas crateras laboratórios naturais ideais para sistemas de laser de precisão. O estudo sugere o uso de uma cavidade óptica de silício – um dispositivo que estabiliza a luz do laser, refletindo-a entre espelhos espaçados em distâncias extremamente precisas.
existir Terraesses sistemas exigem resfriamento criogênico complexo e isolamento de vibração porque mesmo pequenas mudanças de temperatura podem tornar o laser instável. No entanto, dentro de uma cratera lunar permanentemente sombreada, a natureza pode fazer a maior parte do trabalho de graça.
As baixas temperaturas dentro da cratera, combinadas com a temperatura natural da Lua ambiente de alto vácuo Os níveis de vibração relativamente baixos em comparação com os da Terra permitem que a cavidade óptica de silício opere com pouca expansão térmica, proporcionando a estabilidade necessária para sistemas de navegação que dependem de frequências precisas de laser para calcular a posição e rastrear o movimento da espaçonave na superfície lunar, disse o comunicado.
“Assim que entendi o que uma região permanentemente sombreada poderia proporcionar, senti que este seria o ambiente mais ideal para um laser ultraestável”, disse Jun Ye, principal autor do estudo, em comunicado.
Hoje, a terra Satélite GPS Transmite continuamente sinais de tempo gerados por relógios atômicos integrados. O receptor calcula sua posição medindo o tempo que leva para esses sinais chegarem de vários satélites.
As naves espaciais que orbitam a Lua ainda dependem fortemente de sistemas de rastreamento baseados na Terra, mas à medida que a atividade lunar aumenta, esta abordagem pode não ser mais prática – especialmente em áreas acidentadas. Pólo Sul Lunaronde as difíceis condições de iluminação complicam a navegação de astronautas e exploradores robóticos.
Em vez disso, os investigadores sugerem que lasers ultra-estáveis instalados em crateras permanentemente sombreadas poderiam servir como referência mestre de tempo para futuros satélites lunares e redes de comunicações, servindo efectivamente como parte da infra-estrutura GPS lunar.
Uma vez implantada dentro ou perto de crateras lunares permanentemente sombreadas, a cavidade óptica estabiliza o laser próximo, bloqueando sua luz em uma frequência única e altamente precisa. Os pesquisadores dizem que o sinal resultante poderia funcionar como um farol GPS de uma espaçonave lunar, ao mesmo tempo que se conecta a satélites. relógio atômico Para ajudar a formar “a espinha dorsal do primeiro relógio atômico óptico na superfície extraterrestre”, disseram autoridades em comunicado.
O que eles encontraram foi Publicado em 8 de maio Na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
