Петербургские физики измерят расстояние до Луны с точностью до миллиметров

В Санкт-Петербургском университете информационных технологий, механики и оптики (Университете ИТМО) создали новый мощный лазер для использования в лунном лазерном локаторе, сообщает пресс-служба вуза.

Раньше расстояние до Луны также измеряли с помощью лазерных локаторов. Однако их точность зависит от длительности импульсов лазерного излучения и разрешающей способности приемного тракта. У нового лазера короткая длительность импульса (64 пикосекунды, это почти в 16 млрд раз меньше секунды), позволяющая измерять расстояние до Луны с точностью до нескольких миллиметров.

Важность данной работы заключается в том, что большая масса Луны влияет на траекторию движения спутников, поэтому при расчете их положения нужно учитывать лунные координаты. В свою очередь, точное местоположение спутников необходимо для точного определения нахождения объектов на Земле, так работа систем спутниковой навигации (GPS и ГЛОНАСС) основана на измерении расстояния между несколькими спутниками и объектом, местоположение которого нужно определить. 

На основе новых измерений можно будет вносить поправки в расчет небесных координат Луны, чтобы увеличить точность спутниковой навигации, утверждают сотрудники Научно-исследовательского центра Лазерной физики Университета ИТМО. 

Кроме уникального сочетания короткой длительности, высокой энергии и частоты следования импульсов новый лазер отличается компактностью и низкой расходимостью излучения (определяет яркость лазерного луча на больших расстояниях), которая приближается к теоретическому пределу: она в несколько раз меньше, чем у аналогов на рынке.

«Само по себе создание лазера с длительностью импульсов в несколько десятков пикосекунд технически уже не сложно. 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», – рассказывает инженер НИЦ Лазерной физики аспирант мегафакультета фотоники Университета ИТМО Роман Балмашнов.

Новому лазеру уже нашли применение: его 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, уверяют ученые.

«Разработанный нами лазер находится на переднем крае лазерных технологий по комплексу параметров. По нашим данным он является самым мощным импульсно-периодическим пикосекундным источником лазерного излучения в своем сегменте в мире. Кроме решения сугубо дальномерных задач лазеры подобного класса можно использовать для построения изображений орбитальных объектов, например спутников или космического мусора», – подчеркивает руководитель НИЦ Лазерной физики Андрей Мак.