Czy laser na Księżycu pomoże w przyszłych misjach kosmicznych?
Naukowcy z USA i Niemiec zaproponowali, aby zbudować laser na Księżycu, który byłby pomocny dla przyszłych misji kosmicznych, eksplorujących naturalnego satelitę Ziemi – czytamy w serwisie ArXiv.
Laser na Księżycu
.Naukowcy proponują zbudowanie lasera w stale zacienionym kraterze na Księżycu, aby pomóc w bezpiecznym lądowaniu przyszłych misji kosmicznych. Taki laser miałby też kilka dodatkowych zastosowań.
Na Księżycu znajduje się wiele stale zacienionych obszarów (ang. permanently shadowed regions, PSR). Należą one do najzimniejszych miejsc w Układzie Słonecznym. Są więc potencjalnie świetnym miejscem dla przyszłych misji księżycowych, na przykład umieszczenia precyzyjnych instrumentów naukowych wymagających niskich temperatur i osłonięcia od różnych zakłóceń, przy jednoczesnej bliskości do zasilania energią słoneczną na zewnątrz takich ciemnych miejsc.
Warunki w zacienionych obszarach PSR bardzo dobrze pasują do zbudowania lasera, który pełniłby role precyzyjnego zegara dla misji kosmicznych. Plan koncepcyjny przewiduje transport materiałów i wybudowanie lasera w stale zacienionym kraterze. Zaproponowano, aby był to kriogeniczny laser z wnęką krzemową. Takie urządzenie wykorzystuje blok czystego krzemu, aby utrzymywać fale świetlne w idealnej synchronizacji.
Aby osiągnąć swój maksymalny potencjał, laser potrzebuje pracować w temperaturze 16 lub 17 kelwinów. Monitoring stale zacienionych kraterów w okolicach bieguna południowego, prowadzony przez sondę Lunar Reconnaissance Orbiter, pokazuje, że temperatura w nich mieści się w przedziale od 20 kelwinów zimą (około minus 253 stopnie Celsjusza) do 60 kelwinów latem (około minus 213 stopni Celsjusza). Potrzebne byłoby więc dodatkowo chłodzenie pasywne.
Wspomniany laser działa poprzez odbijanie światła pomiędzy dwoma zwierciadłami w niewielkiej wnęce wewnątrz krzemowego bloku. Niska temperatura powoduje, że blok nie rozszerza się ani nie kurczy, więc dystans do pokonania przez światło nie zmienia się – światło pokonuje go za każdym razem w identycznym czasie. Na Ziemi przeszkadzają w tym dodatkowe szumy i ciepło.
Taki księżycowy laser mógłby nadawać stabilny sygnał dla sieci satelitów krążących po orbicie wokół Księżyca. Mielibyśmy księżycową wersję ziemskiego systemu GPS. Byłby też księżycowym wzorcem czasu. Przydałby się również dla wielkobazowej interferometrii optycznej i pomógłby w powstaniu kosmicznych sieci kwantowych. Co więcej, mógłby też posłużyć za laser referencyjny dla synchronizacji zegarów atomowych na Ziemi.
Artykuł pojawił się w serwisie ArXiv, w którym publikowane są wstępne, nierecenzowane wersje prac naukowych. Część z nich po przejściu recenzji jest potem publikowana w czasopismach naukowych. Pierwszym autorem pracy jest Yun Ye z National Institute of Standards and Technology (JILA) oraz University of Colorado w Boulder w USA.
Pokojowe korzystanie z zasobów Układu Słonecznego
.Amerykański planetolog, Guy CONSOLMAGNO, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Odkryto już jakieś pół miliona asteroid, większość z nich krąży po orbitach między Marsem a Jowiszem. Większość z nich ma promień nieprzekraczający ok. 10 km. W oparciu o badania rozkładu wielkości asteroid można oszacować ogólną liczbę wszystkich asteroid, w tym tych, które są zbyt małe, aby mogły zostać odkryte, zazwyczaj o średnicy mniejszej niż 10 km. Oczywiste jest, że mniejsze ciała są liczniejsze, a najwięcej jest asteroid zbyt małych, aby mogły być łatwo wykryte z Ziemi”.
„Wniosek ten jest szczególnie istotny, kiedy badamy niewielki podzbiór tych asteroid, które wyróżniają się tym, że krążą po orbitach od pasa planetoid i przecinają orbitę Ziemi. Kilka tysięcy tych obiektów jest już znanych. Istnieje program badawczy, którego celem jest umożliwienie śledzenia orbit co najmniej 90 proc. tych obiektów. Ponieważ zbliżają się na niewielką odległość od naszej planety, wiele z nich, bliskich Ziemi (NEO – Near Earth Objects), o średnicy zaledwie kilkudziesięciu metrów, zostało zaobserwowanych za pomocą teleskopów, a nawet radarów. Już teraz znajdujemy mniej więcej jeden mały obiekt typu NEO na miesiąc, zbliżający się do Ziemi na odległość Księżyca. Szacujemy, że musi istnieć wiele tysięcy obiektów podobnych wielkością do tego, który eksplodował nad Czelabińskiem, ale które nie zostały jeszcze odkryte”.
„Jakie surowce warte eksploatacji znajdziemy w tych asteroidach? Możemy zgadywać, że skład asteroid odpowiada składowi meteorytów. Ok. 10 proc. masy zwykłego meteorytu stanowią metale, głównie żelazo i nikiel, ale są tam również znaczne ilości cenniejszych metali, takich jak złoto, platyna, miedź, srebro czy cynk. Jeśli założymy, że w przeciętnej asteroidzie te metale występują w takich proporcjach jak w meteorytach, i sprawdzimy rynkową wartość tych metali, to możemy obliczyć wartość całej asteroidy”.
„Wyniki są oszałamiające. Nawet w przypadku asteroidy o średnicy zaledwie jednego kilometra samo żelazo stanowi 100 milionów ton materiału. Biorąc pod uwagę wartość tony tego surowca, można zauważyć, że jest ona warta dziesiątki miliardów dolarów. Żelazo stanowi tylko część asteroidy; metalowi temu towarzyszą również znacznie rzadsze metale, takie jak platyna i złoto. Można by oczekiwać, że taka asteroida byłaby dodatkowo źródłem metali o wartości ponad 20 miliardów dolarów”.
„Jednak rzut oka na tę kalkulację uświadamia, że jest ona dosyć naiwna. Oczywiście nie odzwierciedla ona w najmniejszym stopniu, jak pojawienie się nowego, tak obfitego źródła wpłynęłoby na rynki tych surowców. Trzeba też uwzględnić, jak kosztowne byłyby faktyczne dotarcie do takiej asteroidy, jej eksploatacja i powrót z urobkiem na Ziemię” – pisze Guy CONSOLMAGNO w tekście „Pokojowe korzystanie z zasobów Układu Słonecznego” – cały artykuł [LINK]
PAP/eg
