Чтобы измерить расстояние до Луны с точностью до нескольких миллиметров, российские физики создали мощный лазер с короткой длительностью импульса. Этот лазер используют в лунном локаторе, на основе измерений которого можно будет вносить поправки в расчет небесных координат Луны, чтобы увеличить точность спутниковой навигации. Об исследовании сообщает пресс-релиз Проекта «5-100», поступивший в редакцию Indicator.Ru. Статья с результатами работы опубликована в Optics Letters.
Для того чтобы системы спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС оптимально работали, необходимо точно измерять расстояние между несколькими спутниками и объектом, местоположение которого нужно определить. При этом координаты спутника должны быть известны максимально точно. Поскольку масса Луны влияет на траекторию движения спутников, при расчете их положения нужно учитывать лунные координаты. Их получают, измеряя расстояние до Луны с помощью лазерных локаторов. Точность работы таких локаторов зависит от длительности импульсов лазерного излучения и разрешающей способности приемного тракта.
Сотрудники Университета ИТМО создали лазер для лунного локатора, который может с точностью до нескольких миллиметров измерить расстояние до Луны. Среди особенностей лазера — компактность, низкая расходимость излучения, импульсы, которые отличаются высокой энергией, частотой следования и короткой длительностью. Один такой импульс происходит за 64 пикосекунды, то есть почти в 16 миллиардов раз меньше секунды.
«Само по себе создание лазера с длительностью импульсов в несколько десятков пикосекунд технически уже не сложно, — рассказывает один из авторов исследования, аспирант Университета ИТМО Роман Балмашнов. — Однако выходная энергия импульсов нашего лазера практически вдвое выше, чем у аналогов такого же типа. Она составляет либо 253 миллиджоуля на "зеленой" длине волны, либо 435 миллиджоулей на "инфракрасной". Мы смогли добиться высокой частоты следования импульсов 200 Гц и энергетической стабильности, поэтому энергия не меняется от импульса к импульсу».
Новый лазер будут использовать в лунном лазерном локаторе в системе ГЛОНАСС. Это позволит в режиме реального времени обновлять поправочные коэффициенты при расчете координат спутников и сделает российскую навигационную спутниковую систему точнее. Погрешность определения координат пользователя может быть уменьшена до 10 сантиметров.
Специалисты отмечают, что разработанный лазер — самым мощный импульсно-периодический пикосекундный источник лазерного излучения в своем сегменте в мире. Лазеры подобного класса можно использовать для того, чтобы создавать изображения орбитальных объектов, например, спутников или космического мусора.