Місячний лазер: чому майбутній еталон часу людства встановлять у темному кратері

Земля — жахливе місце для надточних вимірювань. Тут постійно щось вібрує: від тектонічних плит до вашої сусідки, яка вирішила зробити ремонт о восьмій ранку. Для фізиків, які полюють за наносекундами, це справжній кошмар. Саме тому міжнародна група вчених із NIST та NASA JPL запропонувала перенести найточніший лазер у світі туди, де панує вічний спокій, холод та повна відсутність атмосфери — у темні кратери Місяця.

Природний морозильник для кремнію

Ідея полягає в установці кремнієвого резонатора в одному з кратерів на полюсах супутника. Ці зони ніколи не бачать сонячного світла, що дозволяє підтримувати екстремально низькі температури без використання енергозатратних кріогенних установок. За планом, пасивні радіатори, спрямовані у відкритий космос, охолодять систему до -257°C. На Землі досягнення такої стабільності температури вимагає неймовірних зусиль та купи грошей, а на Місяці це — природний стан середовища.

Всередині цього «космічного термоса» лазерний промінь буде нескінченно відбиватися між ідеально відшліфованими дзеркалами. Оскільки кремній при таких температурах майже не розширюється та не стискається, частота випромінювання залишатиметься стабільною. Це дозволить створити еталон часу, який затьмарить навіть сучасні атомні годинники. Фактично, ми отримаємо метроном для всієї планети, встановлений на відстані близько 384 400 км.

Навігація без помилок у вічній темряві

Навіщо нам такий точний час на Місяці? По-перше, для створення локального аналога GPS. Сучасні місії покладаються на сигнали з Землі, які слабшають та затримуються. Власна мережа супутників, синхронізована з цим надстабільним лазером, дозволить місяцеходам та майбутнім колоністам орієнтуватися з точністю до сантиметрів навіть у повній темряві полярних кратерів. Без нормальної навігації освоєння Місяця перетвориться на блукання в трьох соснах, тільки замість сосен — гострі скелі та реголіт.

По-друге, цей проєкт — фундамент для квантового інтернету та нових досліджень у сфері фундаментальної фізики. Вчені зможуть перевіряти теорію відносності Ейнштейна з небаченою раніше прецизійністю. Якщо ми хочемо будувати бази та видобувати ресурси на інших небесних тілах, нам потрібна інфраструктура, а не просто «прапорець у піску». Ця установка може стати першим кроком до перетворення Місяця з мертвого каменя на активний вузол глобальної наукової мережі.

Дослідження, опубліковане на ресурсі arXiv, підкреслює, що технічно ми вже майже готові до реалізації такої місії. Головне питання тепер не в технологіях, а в бюджеті та політичній волі. Але перспектива мати «ідеальний годинник» у космосі виглядає занадто спокусливо, щоб від неї відмовитися.

Поки науковці планують встановлення лазерів, приватний сектор теж коригує плани, адже SpaceX змінює курс, роблячи ставку на Місяць як на головний плацдарм перед кидком на Марс.

Джерело: ixbt.com