Zegar na Księżycu poprawiłby ziemskie pomiary czasu, pomógł w stworzeniu księżycowego GPS
Dzięki niezwykłemu rozwojowi technologii dysponujemy już tak doskonałymi zegarami, że potrafimy zauważyć różnicę czasu pomiędzy zegarem umieszczonym u podnóża góry a zegarem na jej szczycie. Utrzymanie tak olbrzymiej dokładności w zegarach umieszczonych na Ziemi jest niezwykle trudne. Każda zmiana temperatury, każde drganie, każde wahanie ciśnienia zakłóca działanie zegara. Konieczne jest wykorzystywanie kosztownych i energochłonnych systemów chłodzenia i izolacji. Nigdy nie są one też w pełni skuteczne. Rozwiązaniem problemu mogłoby być umieszczenie zegara optycznego... na Księżycu.
Kratery znajdujące się południowym biegunie Księżyca należą do najzimniejszych miejsc w Układzie Słonecznym. Od miliardów lat są zacienione, na ich dno nigdy nie dociera światło naszej gwiazdy. Jednak nawet tam jest zbyt ciepło. Od ponad dekady temperaturę tę mierzy Lunar Reconnaissance Orbiter, dzięki któremu wiemy, że wynosi ona od 20 kelwinów zimą po 60 K latem. Tymczasem idealna temperatura dla zegara to około 17 K. Wtedy bowiem współczynnik rozszerzalności termicznej krzemu wynosi dokładnie 0. Krzem zaś wykorzystywany jest do budowy wnęki, w której odbija się światło i każda jego zmiana zakłóca pomiar.
Natura na Księżycu oferuje bardzo niskie temperatury, które z łatwością, za pomocą prostych układów izolujących można obniżyć do idealnej temperatury. Jest to tym łatwiejsze, że wspomniane wcześniej zmiany temperatury pomiędzy porami roku są łatwe do przewidzenia, a zmiany dobowe minimalne.
Jednak temperatura to nie jedyna zaleta Księżyca. Na Srebrnym Globie panuje niezwykła cisza. Brak tam większości ziemskich źródeł zakłóceń: ruchu pojazdów, wiatru czy fal oceanicznych. Misje Apollo wykazały, że tło sejsmiczne Księżyca jest o cztery rzędy wielkości cichsze niż w najspokojniejszych miejscach na Ziemi. Typowe amplitudy drań wynoszą na Księżycu 0,6 nanometra, a wartości maksymalne to 6 nm. W wiecznie zacienionych kraterach wartości te są niższe, gdyż znika dominujące źródło wstrząsów, czyli termiczne rozszerzanie i kurczenie się skał na granicy dzień-noc. Zegara nie będą też zakłócały zmiany ciśnienia atmosferycznego.
Autorzy pracy, opublikowanej w serwisie arXiv, uważają, że zegar optyczny umieszczony w księżycowym kraterze na biegunie południowym mógłby stać się referencyjnym wzorcem dla zegarów atomowych na Ziemi, synchronizacji satelitów, posłużyłby też do określenia „czasu urzędowego” na Księżycu. Ten ostatni czynnik jest o tyle istotny, że przyszłe misje na Księżycu, w tym misje w pełni autonomiczne, będą wymagały własnej synchronizacji czasu, bez odwoływania się do zegarów na Ziemi. Zegar, o którym piszą naukowcy z USA i Niemiec, posłużyłby też do stworzenia księżycowego odpowiednika systemu GPS, interferometrii optycznej czy wykrywania fal grawitacyjnych.
Komentarze (0)