Naukowcy z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) uważają, że moglibyśmy stworzyć system nawigacji na Księżycu, ukrywając systemy laserowe w ciemności kraterów. Dokładniej, w stale zacienionych kraterach w pobliżu południowego bieguna Księżyca. Brzmi to sprzecznie. Po co umieszczać delikatne instrumenty optyczne w miejscach, gdzie temperatura jest niższa niż na Plutonie?
Chodzi o stabilność.
Naziemny system GPS opiera się na satelitach wysyłających zsynchronizowane sygnały czasu. Statki kosmiczne w pobliżu Księżyca nie mają dziś takiego luksusu. Nawigują, sprawdzając Ziemię i czekając na sygnały radiowe. Ta metoda działa, ale tylko częściowo. W miarę jak NASA intensyfikuje swój program Artemis, uwięzienie zaczyna wydawać się dużym ciężarem. Jest nieporęczna. Co by było, gdyby Księżyc miał swoje własne „bicie serca”? Własny system synchronizacji czasu, niezależny od Houston.
Efekt głębokiego zamrożenia
Rezonatory optyczne krzemu sprawiają, że światło lasera jest wyjątkowo stabilne. Na Ziemi są kapryśne: drobne wahania temperatury zabijają dokładność. Dlatego konieczne jest budowanie skomplikowanych lodówek kriogenicznych i platform izolowających je od drgań. To jest drogie.
Teraz wyobraź sobie południowy biegun Księżyca. Nachylenie osi jest minimalne. Promienie słoneczne nigdy nie docierają do dna tych kraterów. Pozostają w ciemności na zawsze.
Temperatury tam spadają do -223 ° C (-370 ° F).
Jest zimniej, niż wydaje się to możliwe. Dodatkowo powstaje tam niemal idealna próżnia. Wibracje? Minimalne w porównaniu do Ziemi.
„Kiedy zdałem sobie sprawę, co mają do zaoferowania trwale zacienione regiony, wiedziałem, że jest to idealne środowisko”. – Dong Yie
Natura wykonuje całą ciężką pracę. Krater służy jako naturalny kriostat. Nie wymaga aktywnego chłodzenia. Wystarczy umieścić urządzenie i pozwolić, aby zimno ustaliło częstotliwość. Laser emituje światło o niemal idealnie stałej częstotliwości. Stała częstotliwość oznacza bardzo dokładne pomiary odległości. Dokładne odległości pozwalają dokładnie określić Twoją lokalizację.
Nie tylko do kamieni
Być może w tych ciemnych zagłębieniach czai się lód wodny. Planujemy tam pojechać po zasoby. Być może jednak pojedziemy tam ze względu na coś innego – czas.
Te ultrastabilne lasery mogą służyć jako referencyjne źródła pomiaru czasu. Wyobraź sobie sieć sygnalizatorów. Satelity krążą wokół Księżyca, a łaziki poruszają się po skalistym terenie bieguna południowego. Oświetlenie jest tam niezwykle trudne. Cienie pochłaniają wszystko wokół. Nawigacja wizualna tutaj nie działa.
Jeśli masz lokalną sieć laserową, słońce nie ma znaczenia. Liczy się tylko faza fali świetlnej. Sygnał jest synchronizowany z zegarem atomowym. Tworzy to ramy dla systemów pozycjonowania, nawigacji i synchronizacji czasu (PNT).
Prawdziwy księżycowy GPS.
Nie zostało to jeszcze wdrożone. Istnieją koncepcje od orbitujących satelitów nawigacyjnych po latarnie radiowe. Ale takie podejście? Używa trudnego środowiska jako sojusznika, a nie przeszkody. To jest mądra inżynieria. Albo genialne lenistwo.
Czy astronauci rzeczywiście podłączą swoje skafandry kosmiczne do tej sieci? Może. Pomysł czeka na realizację, zamrożony w ciemności, czekając, aż technologia dogoni fantazję. Kto wyśle pierwszą instalację?
