Plasarea unor echipamente laser ultrasensibile într-o serie de cratere selenare poate fi soluția pentru crearea unui sistem de navigație de tip GPS pe Lună, permițându-le viitorilor astronauți ai misiunilor Artemis să navigheze cu mai multă ușurință suprafața selenară, transmite miercuri Space.com care citează un studiu realizat de cercetători de la Institutul Național pentru Standarde și Thenologie (NIST) din SUA, publicat la 8 mai în jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences.
Cercetătorii NIST sunt de părere că craterele din apropierea polului sud selenar, aflate permanent în umbră, pot oferi mediul natural perfect pentru instalarea unor sisteme laser extrem de precise. Aceste lasere ar putea reprezenta baza unei structuri de navigație ce va putea fi folosită de astronauți, rovere și navele spațiale care acționează în mediul selenar, eliminând dependența acestora de sistemele terestre de navigație, conform NIST.
Conceptul de GPS selenar a captat atenția NASA în contextul programului Artemis care pregătește revenirea pe Lună și înființarea unor baze selenare permanente. Oamenii de știință și agențiile spațiale au studiat posibilitățile de dezvoltare ale unor sisteme de navigare pentru suprafața selenară de mai mulți ani, fiind luate în considerare propuneri precum poziționarea unor sateliți de navigație pe orbita selenară, emițătoare radio sau ceasuri atomice, similare tehnologiei aflate la baza sistemelor de geolocație terestre.
Noul studiu se bazează pe aceste eforturi mai ample, adăugând o notă neobișnuită: lasere ultrastabile adăpostite în interiorul craterelor lunare permanent umbrite. Un laser extrem de stabil produce lumină cu o frecvență aproape perfect constantă, permițând mai multor lasere să măsoare cu precizie distanțele dintre obiecte – o capacitate care ar putea susține în cele din urmă sistemele de navigație de pe suprafața selenară.
Craterele permanent umbrite nu primesc niciodată lumină directă a Soarelui din cauza înclinării axiale reduse a Lunii. Ascunse în întuneric perpetuu, aceste cratere rămân mai reci decât Pluto, cu temperaturi care scad până la aproximativ minus 223 de grade Celsius. Oamenii de știință le-au vizat de mult timp ca potențiale rezervoare de apă înghețată care ar putea susține viitoarele baze selenare.
Acum, cercetătorii cred că aceleași condiții dure ar putea face din cratere laboratoarele naturale ideale pentru sistemele laser de precizie. Studiul sugerează utilizarea unei cavități optice din siliciu – un dispozitiv care stabilizează lumina laser prin reflectarea acesteia între oglinzi separate de o distanță incredibil de precisă.
Pe Pământ, aceste sisteme necesită răcire criogenică complexă și izolare a vibrațiilor, deoarece chiar și mici schimbări de temperatură pot destabiliza laserul. Totuși, în interiorul unui crater selenar permanent umbrit, natura ar putea face o mare parte din această muncă gratuit.
Temperaturile scăzute din interiorul craterelor, combinate cu mediul natural de vid ridicat al Lunii și nivelurile relativ scăzute de vibrații în comparație cu Pământul, ar putea permite cavităților optice din siliciu să funcționeze aproape fără expansiune termică – oferind stabilitatea necesară sistemelor de navigație care se bazează pe frecvențe laser precise pentru a calcula pozițiile și a urmări mișcarea în mediul selenar, potrivit comunicatului.
”De îndată ce am înțeles ce pot oferi regiunile permanent umbrite, am simțit că acesta ar fi cel mai ideal mediu pentru un laser super-stabil”, a declarat Jun Ye, autorul principal al studiului, în comunicat.
Astăzi, sateliții de geopoziționare tereștri transmit continuu semnale de sincronizare generate de ceasurile atomice de la bord. Receptoarele își calculează poziția măsurând cât timp durează să ajungă aceste semnale de la mai mulți sateliți.
Navele spațiale din jurul Lunii se bazează încă în mare măsură pe sistemele de localizare terestre, dar pe măsură ce activitatea selenară se intensifică, această abordare s-ar putea să nu mai fie practică – în special în jurul polului sud selenar unde terenul este deosebite de accidentat și unde condițiile dificile de iluminare complică navigarea atât pentru astronauți, cât și pentru exploratorii robotici.
În schimb, cercetătorii sugerează că laserele ultrastabile adăpostite în interiorul craterelor permanent umbrite ar putea servi drept referințe de sincronizare principale pentru viitorii sateliți selenari și rețelele de comunicații, acționând efectiv ca parte a unei infrastructuri GPS lunare.
Odată implementată în interiorul sau în apropierea unui crater selenar permanent umbrit, cavitatea optică ar stabiliza un laser din apropiere prin blocarea luminii sale la o singură frecvență de înaltă precizie. Cercetătorii spun că semnalul rezultat ar putea funcționa ca un far GPS pentru navele spațiale selenare, conectându-se în același timp cu ceasurile atomice de la bordul sateliților pentru a ajuta la formarea ”coloanei vertebrale a primului ceas atomic optic pe o suprafață extraterestră”, au declarat oficialii în comunicat.
