Οι επιστήμονες έχουν προτείνει την τοποθέτηση ενός εξαιρετικά σταθερού συστήματος λέιζερ μέσα σε μόνιμα σκιασμένους κρατήρες κοντά στον νότιο πόλο της Σελήνης, όπου το ακραίο κρύο και οι σχεδόν τέλειες συνθήκες κενού θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη δημιουργία ενός από τα πιο ακριβή συστήματα χρονισμού και πλοήγησης που έχουν σχεδιαστεί ποτέ για το διάστημα.
H χρήση των σεληνιακών κρατήρων
Η ιδέα επικεντρώνεται στη χρήση σεληνιακών κρατήρων που δεν λαμβάνουν ποτέ ηλιακό φως. Αυτές οι περιοχές παραμένουν σε μόνιμο σκοτάδι και βιώνουν θερμοκρασίες κοντά στους 50 βαθμούς Κέλβιν. Σύμφωνα με τους ερευνητές, τέτοιες συνθήκες μειώνουν τους κραδασμούς, τον θερμικό θόρυβο και την επιφανειακή αστάθεια που συνήθως διαταράσσουν τα οπτικά συστήματα υψηλής ακρίβειας στη Γη.
Στον πυρήνα της πρότασης βρίσκεται μια οπτική κοιλότητα πυριτίου. Αυτή η συσκευή επιτρέπει μόνο σε συγκεκριμένες συχνότητες φωτός να συντονίζονται μεταξύ δύο κατόπτρων, σταθεροποιώντας την έξοδο ενός λέιζερ που είναι κλειδωμένο σε αυτήν. Ο στόχος είναι η παραγωγή ενός λέιζερ με εξαιρετικά σταθερή συχνότητα που δεν μετατοπίζεται με την πάροδο του χρόνου.
Οι ερευνητές λένε ότι η Σελήνη προσφέρει πλεονεκτήματα πέρα από τα εργαστήρια με έδρα τη Γη. Η απουσία ατμόσφαιρας, η μειωμένη σεισμική δραστηριότητα και το σταθερό θερμικό περιβάλλον την καθιστούν ισχυρό υποψήφιο για συστήματα ακριβούς μέτρησης που εξαρτώνται από την ακραία σταθερότητα.
Πλεονέκτημα της ψυχρής σελήνης
Ο φυσικός Jun Ye, συνεργαζόμενος με το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας και το JILA, δήλωσε ότι οι μόνιμα σκιασμένοι κρατήρες παρέχουν μοναδικές συνθήκες για ένα τέτοιο σύστημα. Εξήγησε τα πλεονεκτήματα του περιβάλλοντος, λέγοντας ότι απομακρύνει πολλές πηγές παρεμβολών που βρίσκονται στη Γη.
«Ακτινοβολώντας οποιαδήποτε υπολειμματική θερμότητα από το σύστημα κοιλοτήτων στην πολύ ψυχρότερη άβυσσο του διαστήματος, η οπτική κοιλότητα θα μπορούσε να ψυχθεί περαιτέρω, χωρίς την ανάγκη κρυοστάτη ή άλλου εξοπλισμού, σε θερμοκρασία 16 K. Σε αυτή τη θερμοκρασία, το πυρίτιο ούτε διαστέλλεται ούτε συστέλλεται όταν εκτίθεται σε μικροσκοπικές αλλαγές θερμοκρασίας, διασφαλίζοντας ότι το φως που εισέρχεται στην κοιλότητα διασχίζει πάντα ακριβώς την ίδια απόσταση μεταξύ των δύο κατόπτρων».
Οι ερευνητές λένε ότι αυτή η σταθερότητα είναι κρίσιμη επειδή ακόμη και οι μικροσκοπικές φυσικές αλλαγές μπορούν να αλλάξουν τη συχνότητα του λέιζερ. Στη Σελήνη, αυτές οι διακυμάνσεις θα μειωθούν σημαντικά.
Το σύστημα θα λειτουργούσε κλειδώνοντας ένα εμπορικά διαθέσιμο λέιζερ στη συχνότητα συντονισμού της κοιλότητας του πυριτίου. Μόλις σταθεροποιηθεί, το λέιζερ θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως σήμα αναφοράς για πλοήγηση και χρονομέτρηση στην επιφάνεια της σελήνης.
Ακρίβεια πέρα από τη Γη
Η προτεινόμενη τεχνολογία θα μπορούσε να επιτρέψει ένα σύστημα εντοπισμού θέσης σε σεληνιακή κλίμακα παρόμοιο με το GPS στη Γη. Θα μπορούσε επίσης να υποστηρίξει προσγειώσεις διαστημοπλοίων σε περιοχές χαμηλής ορατότητας και να παρέχει μια αναφορά για οπτικά ατομικά ρολόγια που λειτουργούν πέρα από τη Γη.
«Πολλαπλά αντίγραφα αυτών των σεληνιακών λέιζερ θα μπορούσαν να μετρήσουν με ακρίβεια τις αποστάσεις μεταξύ αντικειμένων και ενδεχομένως να ανιχνεύσουν εξωτικά φυσικά φαινόμενα, όπως κυματισμούς στον χωροχρόνο».
Οι ερευνητές προτείνουν επίσης ότι ένα δίκτυο τέτοιων συστημάτων θα μπορούσε να υποστηρίξει μελλοντικά πειράματα στην ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων παρακολουθώντας ελάχιστες αλλαγές στην απόσταση μεταξύ των σεληνιακών οργάνων.
Η ανάπτυξη θα περιλαμβάνει την τοποθέτηση προκατασκευασμένων οπτικών κοιλοτήτων πυριτίου μέσα σε μόνιμα σκιασμένους κρατήρες χρησιμοποιώντας ρομποτικά συστήματα ή αστροναύτες κατά τη διάρκεια μελλοντικών αποστολών Artemis. Μια πηγή λέιζερ θα τοποθετηθεί στη συνέχεια κοντά και θα κλειδωθεί στην κοιλότητα για να διατηρηθεί η σταθερότητα της συχνότητας.
Εάν είναι επιτυχές, το σύστημα θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση ενός σεληνιακού χρονικού προτύπου και να επιτρέψει δίκτυα οπτικής επικοινωνίας Γης-Σελήνης υψηλής ακρίβειας. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι πρώτες επιδείξεις θα μπορούσαν να ξεκινήσουν σε χαμηλή τροχιά της Γης μέσα σε λίγα χρόνια, ακολουθούμενες από σεληνιακή ανάπτυξη αργότερα αυτή τη δεκαετία.
www.worldenergynews.gr
