月球隕石坑中的雷射可以創建月球 GPS 系統
在月球上一些最冷、最黑暗的隕石坑內放置超穩定雷射可以幫助科學家在月球上創建類似 GPS 的導航系統，使未來的太空人和阿耳忒彌斯飛船能夠更輕鬆地在月球表面導航。
美國國家標準與技術研究院 (NIST) 的研究人員提出了這項建議 永久陰影的隕石坑 月球南極附近可能為極為精確的雷射系統提供完美的自然環境。根據 一份聲明 來自美國國家標準技術研究所。
這項新研究建立在這些更廣泛努力的基礎上，增加了一個不尋常的變化：超穩定 雷射 位於月球永久陰影的隕石坑內。高度穩定的雷射以幾乎完全恆定的頻率產生光，允許多個雷射精確測量物體之間的距離——這種能力最終可以支援月球表面的導航系統。
永久陰影的隕石坑永遠不會受到陽光直射，因為 週一 低軸向傾斜。這些隕石坑隱藏在永久的黑暗中，溫度比 冥王星氣溫降至攝氏零下 370 度（負 223 攝氏度）左右。長期以來，科學家一直將它們視為潛在的冷凍水庫，以支持未來的月球定居點。
現在研究人員認為，同樣的惡劣條件可以讓隕石坑成為精密雷射系統的理想天然實驗室。該研究建議使用矽光學腔體——一種透過在相距非常精確的距離的鏡子之間反射雷射來穩定雷射的裝置。
積極的 地球這些系統需要複雜的低溫冷卻和振動隔離，因為即使很小的溫度變化也會破壞雷射的穩定性。然而，在永久陰影的月球隕石坑內，大自然可以免費完成大部分工作。
隕石坑內的寒冷溫度與月球的自然溫度結合 高真空環境 聲明稱，與地球相比，振動水平相對較低，可以讓矽光學腔在幾乎沒有熱膨脹的情況下運行，為依賴精確雷射頻率來計算位置和追蹤太空船在月球表面運動的導航系統提供所需的穩定性。
該研究的主要作者 Jun Ye 在聲明中表示：“一旦我意識到永久陰影區域可以提供什麼，我就覺得這將是超穩定雷射器最理想的環境。”
今天，地球 GPS衛星 連續傳輸機載原子鐘產生的時間訊號。接收器透過測量訊號從多個衛星到達所需的時間來計算其位置。
環繞月球的太空船仍然嚴重依賴基於地球的追蹤系統，但隨著月球活動的增加，這種方法可能不再實用——尤其是在破損的地區 月球南極惡劣的照明條件使太空人和機器人探險家的導航變得複雜。
相反，研究人員認為，位於永久陰影隕石坑內的超穩定雷射可以作為未來月球衛星和通訊網路的關鍵時間參考，有效地充當月球 GPS 基礎設施的一部分。
一旦放置在永久陰影的月球隕石坑中或附近，光學腔就會透過將其光鎖定到單一高精度頻率來穩定附近的雷射。研究人員表示，產生的訊號可以充當月球太空船的 GPS 信標，同時也連接到衛星基地。 原子鐘 官員在聲明中表示，以幫助形成「地外表面第一個光學原子鐘的骨幹」。
他們的發現是 5月8日發表 在《美國國家科學院院刊》雜誌。
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