Âm giảm 223 °C và bóng tối vĩnh viễn: các nhà khoa học đề xuất lắp đặt GPS laser trên Mặt Trăng ngay trong những thác núi

Cách tiếp cận mới cho định vị mặt trăng: laser trong các vĩ thạch bị che bóng

Các nhà khoa học từ Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã đề xuất đặt nguồn laser siêu ổn định vào những vĩ thạch luôn tối ở cực Nam của Mặt Trăng. Mục tiêu của họ là tạo ra một “GPS mặt trăng”, cho phép phi hành đoàn, xe điều khiển mặt trăng và thiết bị không gian định vị mà không cần hỗ trợ từ các trạm địa phương.

Tại sao lại chọn vĩ thạch bị che bóng?
* Nhiệt độ cực đoan – nhiệt độ trong những vực này giảm xuống tới −223 °C, thấp hơn cả bề mặt của Pluton.
* Khô chân cao và thiếu rung lắc – điều kiện tự nhiên giúp ổn định các resonator mà không cần làm lạnh cryo hay cách âm phức tạp.
* Bóng tối liên tục – nhờ góc nghiêng nhỏ của trục Mặt Trăng, vĩ thạch luôn bị che bóng, tạo môi trường lý tưởng cho laser độ chính xác cao.

Công nghệ
Cơ sở là một resonator quang học bằng silicon: tia được phản xạ nhiều lần giữa hai gương đặt ở khoảng cách cố định. Điều này đảm bảo tần số phát ra gần như không thay đổi và làm cho laser trở thành đồng hồ hẹn giờ đáng tin cậy.

> “Khi tôi nhận ra rằng các vùng bị che bóng có thể cung cấp độ ổn định như vậy, tôi thấy chúng là môi trường lý tưởng cho một chiếc laser siêu ổn định,” – trích dẫn tác giả chính của nghiên cứu, Jun Ye (Cường Nguyên).

Làm thế nào nó sẽ giúp định vị
* GPS mặt trăng sẽ dựa vào tín hiệu thời gian chuẩn được truyền từ các vĩ thạch.
* Các vệ tinh và mạng lưới liên lạc có thể sử dụng những tín hiệu này kết hợp với đồng hồ nguyên tử để xác định chính xác vị trí.
* Điều này đặc biệt quan trọng ở cực Nam, nơi điều kiện chiếu sáng phức tạp làm khó khăn cho định vị truyền thống.

Bối cảnh
Ý tưởng về laser siêu ổn định bổ sung các đề xuất hiện có của NASA nhằm xây dựng hệ thống định vị mặt trăng: vệ tinh trợ giúp, điểm radio và đồng hồ nguyên tử. Nghiên cứu mới mở ra triển vọng sử dụng những đặc tính tự nhiên của Mặt Trăng như một “phần làm mát và ổn định” tự nhiên.

Kết quả công trình được công bố vào ngày 8 tháng 5 trong tạp chí *Proceedings of the National Academy of Sciences* và có thể trở thành bước quan trọng hướng tới định vị mặt trăng tự động, cần thiết cho các nhiệm vụ dài hạn của Artemis.