Межпланетный лазер позволит решить многие научные проблемы

Ученые из Калифорнийского технологического института предложили конструкцию высокоточной лазерной системы, которая позволит с высокой точностью измерять расстояние до Марса и даже до более далеких небесных тел. При этом не понадобятся гигантские телескопы.

В настоящее время высокоточная лазерная локация ограничена расстоянием до Луны, поскольку качество сигнала современных пассивных лазерных локационных систем резко ухудшается с ростом дальности. Новый тип лазерного устройства имеет дальность в тысячи раз большую, чем современные, может достичь субмиллиметровой точности и стать на порядок эффективнее любой аналогичной современной научной аппаратуры.

Схема работы новой технологии измерения расстояния между Землей и другими небесными телами. Для достижения межпланетной дальности действия система использует два приемопередатчика лазерного излучения, каждый из которых в итоге принимает более яркое излучение, чем отражают пассивные рефлекторы

В отличие от современных лазерных локаторов, новая система будет иметь два приемопередатчика лазерного излучения: один на Земле, а второй на космическом аппарате поблизости от исследуемого небесного тела. Приемопередатчики обмениваются лазерными импульсами, и время отправки/ приема импульсов тщательно замеряется, что позволяет определить точное расстояние между двумя лазерными приемопередатчиками и, соответственно, межу двумя точками Солнечной системы.

Сегодня для замера расстояния и проведения различных экспериментов, например по изучению гравитации, используется пассивная методика: отражение лазерного луча от отражателей, установленных на Луне американскими астронавтами. Однако точность таких измерений оставляет желать лучшего, как и точность современной радиолокации. Новая лазерная технология предлагает субмиллиметровую точность. В частности в полевых испытаниях на Земле ученые смогли измерить расстояние с ошибкой не более 0,14 мм. Несмотря на колебания, вызванные турбулентностью атмосферы Земли, точность новой технологии измерения расстояния, по мнению ученых, будет менее 1 мм.

Новая технология может использоваться на очень больших межпланетных расстояниях, причем для нее не нужны сверхмощные лазеры и крупные телескопы, например на отрезке Земля-Юпитер или Земля-Марс достаточно наземного телескопа с диаметром зеркала 1 м и космического с диаметром зеркала 15 см.

Высокоточное измерение расстояния между небесными телами позволит проводить важнейшие эксперименты в области фундаментальной физики и динамики Солнечной системы. Например можно будет провести эксперименты по проверке принципа эквивалентности, который является основой общей теории относительности Эйнштейна. Также можно будет проверить возможность существования дополнительных измерений, изучить гравитацию, в частности на предмет нарушения или дополнений к общей теории относительности. Кроме того, новая лазерная технология позволит ответить и на вопросы планетологов, например имеет ли Марс жидкое ядро.