Дослідники з Національного інституту стандартів і технологій (NIST) вважають, що ми можемо створити навігаційну систему на Місяці, сховавши лазерні установки у темряві кратерів. Конкретніше – у постійно затінених кратерах поблизу південного полюса Місяця. Звучить суперечливо. Навіщо розміщувати крихкі оптичні прилади в місцях, де температура нижча, ніж на Плуто?
Йдеться про стабільність.
Наземна система GPS спирається на супутники, що транслюють синхронізовані сигнали часу. Космічним апаратам на околицях Місяця сьогодні така розкіш недоступна. Вони орієнтуються, звіряючись із Землею, і чекають на радіосигнали. Цей метод працює, але лише частково. У міру того, як NASA активізує програму Artemis, така прив’язка починає відчуватися як важкий вантаж. Вона громіздка. А що, якщо Місяць матиме своє «серцебиття»? Власна система синхронізації часу, незалежна Хьюстона.
Ефект глибокого заморожування
Кремнієві оптичні резонатори роблять лазерне світло гранично стабільним. На Землі вони примхливі: крихітні коливання температури вбивають точність. Тому доводиться будувати складні кріогенні холодильники та платформи для ізоляції від вібрацій. Це дорого.
А тепер уявіть собі південний полюс Місяця. Нахил осі мінімальний. Промені Сонця ніколи не досягають дна цих кратерів. Вони залишаються у темряві назавжди.
Температура там опускається до -223 ° C (-370 ° F).
Це холодніше, ніж здається можливим. Крім того, там створюється майже ідеальний вакуум. Вібрації? Мінімальні порівняно із Землею.
«Щойно я усвідомив, що можуть запропонувати постійно затінені регіони, я зрозумів: це ідеальне середовище», — Дун Іе
Природа бере він всю важку роботу. Кратер є природним кріостатом. Активне охолодження не потрібне. Потрібно лише розмістити пристрій та дозволити холоду зафіксувати частоту. Лазер випромінює світло із майже ідеально постійною частотою. Постійність частоти означає високу точність вимірів відстаней. Точні відстані дозволяють точно визначити своє місцезнаходження.
Не тільки для каменів
Ймовірно, водяний лід ховається у цих темних низинах. Ми плануємо вирушити туди за ресурсами. Але, можливо, ми підемо туди і за чимось іншим — за часом.
Ці надстабільні лазери можуть бути еталонними джерелами синхронізації. Уявіть мережу маяків. Супутники обертаються на орбіті Місяця, ровери переміщаються скелястим рельєфом південного полюса. Висвітлення там вкрай складне. Тіні поглинають усе довкола. Візуальна навігація тут не працює.
Якщо у вас є локальна лазерна мережа, сонце не має значення. Має значення лише фаза світлової хвилі. Сигнал синхронізується з атомним годинником. Таким чином створюється каркас для систем позиціонування, навігації та синхронізації часу (PNT).
Справжній місячний GPS.
Він поки що не реалізований. Існують концепції від орбітальних навігаційних супутників до радіомаяків. Але ж цей підхід? Він використовує суворе середовище як союзника, а чи не як перешкода. Це розумна інженерія. Або геніальна лінь.
Чи справді астронавти підключатимуть свої скафандри до цієї мережі? Можливо. Ідея чекає на свою реалізацію, завмерши в темряві, чекаючи, коли техніка наздожене фантазію. Хто надішле першу установку?
