NASA lazerio taikiklyje – kosminis laivas prie Mėnulio

Lazerio spindulys į kosmosą nukreiptas iš Greenbelto miestelio (Merilendo valstija, JAV) apylinkėse esančio NASA Goddardo kosminių skrydžių centro stoties teleskopo. Tai pirmasis pasaulyje lazeris, kuriuo bandoma sekti toliau už žemosios Žemės orbitos esantį kosminį laivą, teigiama NASA pranešime. Pasak NASA atstovų, šis lazeris leidžia nustatyti atstumą iki aplink Mėnulį skriejančio „Lunar Reconnaissance Orbiter“ (LRO) kosminio zondo 10 centimetrų tikslumu. Tuo tarpu antžeminės kosmoso stebėjimo stotys, naudojančios mikrobangų signalus, tai gali padaryti tik maždaug 20 metrų tikslumu. NASA Goddardo centro lazeris kosmose turi įveikti apie 400 000 kilometrų kelią, kad galėtų kelių centimetrų tikslumu išmatuoti atstumą iki LRO palydovo. Kam to reikia? Pasak LRO lazerinių matavimų programos vadovo Ronaldo Zellaro, dabartiniai Mėnulio paviršiaus žemėlapiai nėra pakankamai tikslūs, kad būtų tinkami saugioms naujos pilotuojamų skrydžių programos misijoms. „Kad būtų galima sudaryti tikslų žemėlapį, iš pradžių reikia tiksliai žinoti, kur esi. Būtina žinoti tikslų atstumą iki LRO palydovo, kad jo prietaisai galėtų sudarinėti kur kas tikslesnius Mėnulio žemėlapius, kurių paklaida neviršytų žmogaus ūgio ar mėnuleigio dydžio“, - aiškina jis.

Goddardo centro geofizikai atstumą iki Mėnulio palydovo nustato apskaičiavę laiką, per kurį jį pasiekia iš Žemės nukreiptas lazerio spindulys. Lazerio impulsus fiksuoja LRO detektorius ir informaciją apie juos perduoda į NASA skrydžio valdymo centrą telemetriniu radijo ryšio kanalu. Paprastai žemoje Žemės orbitoje skriejantys palydovai naudoja dvikryptį lazerinio matavimo metodą – lazerio spindulys paprasčiausiai atspindimas, fiksuojant šviesos „grįžimo“ laiką.

NASA atstovų teigimu, vienkrypčio matavimo būdas yra ne toks brangus, nes galima naudoti mažesnio galingumo lazerius. O tai ypač svarbu, kai atstumas yra šimtus kartų didesnis, nei žemojoje Žemės orbitoje. Be to, šiuo atveju kosminiame zonde pakanka nedidelio imtuvo, užuot naudojus didelius lazerio reflektorius.

Kadangi LRO lazerinio altimetro detektorius naudojamas ir iš Žemės ateinantiems, ir į Mėnulio paviršių siunčiamiems lazerio impulsams fiksuoti, NASA inžinieriai turėjo smarkiai pasistengti, kad pavyktų išvengti trukdžių. LRO palydovas kartografuoja Mėnulio paviršių lazeriu, sudarinėdamas erdvinius jo žemėlapius. Todėl esą reikia itin tiksliai nustatyti laiką, kada detektorius gali priiminėti lazerio impulsus iš Žemės, kad jie „nesimaišytų“ su gaunamais atspindžiais nuo Mėnulio paviršiaus. LRO lazeris siunčia impulsus į Mėnulį 28 kartus per sekundę. Vienas NASA specialistas tokią užduotį palygino su šaudymu į besisukančią monetą vienos mylios atstumu, kai būtina pataikyti į jos briauną.

Didelis techninis iššūkis yra ir preciziškas laiko matavimas. LRO laiko matavimo sistema naudoja kristalų osciliatorių, kuris turi būti laikomas labai pastovios temperatūros sąlygomis, nes jai keičiantis kinta ir virpesių dažnis.

Trečiasis techninis iššūkis – būtinybė iš Žemės pataikyti į dideliu greičiu aplink Mėnulį skriejantį maždaug automobilio dydžio taikinį. Antžeminės stoties lazeris turi „šaudyti“ priešais LRO, kad kompensuotų atstumą, kurį įveiks palydovas, kol jį pasieks šviesos impulsas. Kai lazerio spindulys iš Žemės pasiekia LRO, jis tampa maždaug 19,2 kilometrų pločio šviesos pluoštu. Nors iš pažiūros tai didelis atstumas, tačiau kosmose jis yra mikroskopinis, todėl būna labai sunku „apčiuopti“ 5760 kilometrų per valandą greičiu skriejantį palydovą.

Galiausiai NASA Goddardo centro mokslininkams trukdo prastas, tai yra, debesuotas oras. Lazeris negali prasiskverbti pro storus debesų sluoksnius, todėl reikia palaukti properšų ar, dar geriau, giedros. Todėl, kai tik leidžia oro sąlygos, lazeris į LRO „šaudo“ 24 valandas per dieną, 7 dienas per savaitę, teigiama NASA pranešime.