NIST-onderzoekers denken dat we een op de maan gebaseerd navigatiesysteem kunnen bouwen door lasers in donkere gaten te verbergen. In het bijzonder de permanent beschaduwde kraters nabij de zuidpool van de maan. Het is contra-intuïtief. Waarom gevoelige optische instrumenten op plaatsen plaatsen die kouder zijn dan Pluto?
Omdat stabiliteit.
Earth GPS is afhankelijk van de zendtijd van satellieten. Ruimtevaartuigen in de buurt van de maan krijgen die luxe momenteel niet. Ze kijken terug naar de aarde. Ze wachten op signalen. Het werkt grotendeels, maar naarmate NASA het Artemis-programma opvoert, voelt deze ketting zwaar aan. Onhandig. Wat als de maan zijn eigen hartslag had? Een timing-ruggengraat onafhankelijk van Houston.
Het vriezereffect
Optische holtes van silicium maken laserlicht ultrastabiel. Op aarde zijn ze temperamentvol. Kleine temperatuurverschuivingen doden de precisie. Daarom bouwen we complexe cryogene koelers. Trillingsisolatieplatforms. Het is duur.
Stel je nu de zuidpool van de maan voor. De helling is ondiep. Zonlicht bereikt nooit de bodem van deze kraters. Ze blijven voor altijd donker.
De temperatuur daalt tot -223 C (-370 F).
Dat is kouder dan je voor mogelijk houdt. Het is ook een bijna perfect vacuüm. Trillingen? Minimaal vergeleken met de aarde.
“Zodra ik begreep wat de permanent gefotografeerde regio’s te bieden hebben, voelde ik dat dit de meest ideale omgeving was.” – Jun Ye
De natuur doet het zware werk. De krater is een natuurlijke cryostaat. Geen actieve koeling nodig. Plaats het apparaat gewoon. Laat de kou de frequentie vergrendelen. De laser zendt licht uit dat vrijwel perfect constant is. Constant licht betekent nauwkeurige afstandsmetingen. Nauwkeurige afstanden zorgen ervoor dat u weet waar u zich bevindt.
Niet alleen voor stenen
Waterijs verbergt zich waarschijnlijk in deze donkere bassins. We gaan erheen om het te ontginnen. Maar misschien gaan we daar ook heen om te luisteren. Naar de tijd eigenlijk.
Deze ultrastabiele lasers zouden kunnen dienen als referentiereferenties. Stel je een netwerk van bakens voor. Satellieten draaien rond de maan. Rovers rijden over het grillige zuidpoolterrein. Verlichting is daar lastig. Schaduwen slokken je helemaal op. Visuele navigatie mislukt.
Als u een lokaal lasernetwerk heeft, maakt de zon u niets uit. Je geeft om de fase van het licht. Het signaal sluit aan op atoomklokken. Het creëert een platform voor positionering, navigatie en timing (PNT).
Een echte maan-GPS.
Het is er nog niet. Concepten variëren van orbitale navigatiesystemen tot radiobakens. Maar deze aanpak? Het gebruikt de barre omgeving als bondgenoot in plaats van als barrière. Dat is slimme techniek. Of een lui genie.
Zullen astronauten hun pakken daadwerkelijk op dit netwerk aansluiten? Misschien. Het idee zit daar, bevroren in het donker, wachtend tot de hardware de achterstand inhaalt. Wie gaat het als eerste versturen?
