Des chercheurs dirigés par Jun Ye au JILA à Boulder, Colorado, suggèrent de placer un laser ultra-stable dans l'un des cratères de la Lune en ombre permanente pour améliorer la navigation des atterrisseurs et rovers lunaires. L'environnement glacial et sans vibrations près des pôles lunaires pourrait permettre une précision sans précédent en matière de chronométrage et de positionnement. Cette configuration pourrait soutenir des activités allant de la mesure du temps lunaire à la coordination de satellites.
La proposition repose sur l'exploitation des régions polaires de la Lune, où des centaines de cratères restent dans l'ombre perpétuelle en raison de la faible inclinaison de la Lune. Ces zones atteignent des températures aussi basses que -253 °C (20 kelvin) pendant l'hiver lunaire, offrant un environnement thermique stable qui ne varie que entre 20 et 50 kelvin au fil des saisons. Jun Ye et son équipe au JILA soutiennent que l'absence d'atmosphère, de vibrations et de lumière solaire dans ces cratères les rend idéaux pour un laser ultra-stable. Ces dispositifs, qui rebondissent des faisceaux lumineux entre des miroirs dans une chambre en silicium, nécessitent un isolement pour maintenir la cohérence. Sur Terre, les versions les plus avancées ne restent cohérentes que quelques secondes, mais une installation lunaire pourrait prolonger cela à au moins une minute. «Tout l'environnement est stable, c'est la clé», explique Ye. «Même en passant par les étés et hivers sur la Lune, la température ne varie encore que entre 20 et 50 kelvin. C'est un environnement incroyablement stable». Le laser servirait de référence pour diverses applications, y compris l'établissement d'un fuseau horaire lunaire, la synchronisation de satellites en formation volante via des mesures de distance laser, et même la transmission de signaux vers la Terre, où un faisceau arrive en un peu plus d'une seconde. Simeon Barber, de l'Open University au Royaume-Uni, considère le concept prometteur malgré les défis de mise en œuvre. «Nous avons vu divers atterrisseurs polaires lunaires récents connaître des événements d'atterrissage sous-optimaux en raison des conditions d'éclairage, qui entravent l'utilisation des systèmes d'atterrissage basés sur la vision», note Barber. «Utiliser un laser stable pour soutenir le positionnement, la navigation et le chronométrage pourrait augmenter la fiabilité des atterrissages réussis en latitudes élevées». L'idée s'inspire de cavités optiques déjà développées dans les laboratoires du JILA et est détaillée dans un preprint sur arXiv.
