Wetenschappers stellen de constructie voor van een ultrastabiele laser in een van de permanent in de schaduw liggende poolkraters van de Maan. Dit gaat niet over wapens; het gaat over precieze timing en navigatie voor toekomstige maanmissies en mogelijk zelfs toepassingen op aarde. Het kernidee: de extreem koude en vrijwel totale trillingsisolatie van de maan creëren ideale omstandigheden voor een laser die beter zou kunnen presteren dan alle lasers die momenteel op aarde beschikbaar zijn.
Waarom de maan? De natuurkunde van stabiliteit
De stabiliteit van een laser is sterk afhankelijk van zijn omgeving. Zeer nauwkeurige lasers werken door een straal tussen spiegels in een vacuümkamer te laten stuiteren. Om de straal consistent te houden, moet de kamer op een extreem stabiele temperatuur blijven en vrij zijn van trillingen. Lasers op aarde hebben hier moeite mee, omdat temperatuurschommelingen en seismische activiteit fouten introduceren.
De Maan biedt echter uitkomst. De poolkraters, voortdurend beschermd tegen zonlicht vanwege de minimale axiale kanteling van de maan, handhaven ongelooflijk lage temperaturen – sommige zo koud als -253°C (-20 Kelvin). Deze natuurlijke diepvries, gecombineerd met het gebrek aan atmosfeer van de maan en de minimale seismische activiteit, creëert een omgeving waarin de laserstabiliteit kan worden gemaximaliseerd.
Hoe het zou werken: een optische maanholte
Het voorgestelde apparaat zou vergelijkbaar zijn met optische holtes die al in laboratoria op aarde zijn ontwikkeld, bestaande uit een siliciumkamer met twee spiegels. Dankzij de stabiliteit van de maan kon de laser echter de coherentie – wat betekent dat de lichtgolven gesynchroniseerd blijven – gedurende minstens een minuut behouden, veel langer dan de paar seconden die op aarde haalbaar zijn.
Deze uitgebreide coherentie ontsluit verschillende mogelijkheden:
- Maantijdwaarneming: Vaststelling van een nauwkeurige tijdzone op de maan.
- Satellietcoördinatie: Maakt zeer nauwkeurige afstandsmetingen tussen maansatellieten mogelijk.
- Referentie op aarde: Biedt een stabiel referentiepunt voor timingsystemen op aarde (gezien de signaalvertraging van 1,3 seconden).
Uitdagingen en toekomstige implicaties
Het implementeren van dit project zal niet eenvoudig zijn. Het inzetten en onderhouden van een dergelijk apparaat op de maan brengt aanzienlijke technische hindernissen met zich mee. Deskundigen zoals Simeon Barber van de Open Universiteit in Groot-Brittannië zijn het er echter over eens dat het concept goed is.
“Recente poollanders op de maan hebben suboptimale landingen meegemaakt als gevolg van lichtomstandigheden, die de op zicht gebaseerde navigatie beïnvloeden. Een stabiele laser zou de landingsbetrouwbaarheid op hoge breedtegraden dramatisch kunnen vergroten.”
De ijskoude duisternis van de maan zou een onwaarschijnlijk voordeel kunnen blijken te zijn, waardoor de grenzen van precisietechnologie worden verlegd. Hoewel het idee ambitieus is, maken de potentiële voordelen voor toekomstige maanverkenning en zelfs toepassingen op land het een concept dat serieus overwogen moet worden.
