יישום חדש של טכנולוגיית לייזר המכונה דו-כיווני דו-כיווני דו-כיווני טווח מסרקים (TWDCR) הוכיח בדיוק חסר תקדים במדידת המרחק בין מכשירים במרחק של יותר מ-100 קילומטרים (62 מיילים) זה מזה. שיפורים בטווחים למרחקים ארוכים יכולים לעזור ללוויינים לעוף טוב יותר במבנה ולשפר את הדיוק של מכשירים מדעיים לזיהוי גלי כבידה והתאבכות אסטרונומית ארוכת טווח מאוד, כמו ששימש לצילום חורים שחורים.
השתמש בתדר יחיד של אור, כך שלכל לייזר יש אורך גל מסוים, הידוע כל כך במדויק בנקודה מסוימת אורך מטר הוגדר באמצעות קו פליטת קריפטון. זה אומר שמספר אורכי הגל שלוקח לייזר לעבור למקום ולחזור נותן לנו את המרחק בצורה מדויקת בצורה יוצאת דופן. זו לפחות התיאוריה.
כפי שמציינים מחברי המחקר החדש, המבוסס ברובו באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין, בהדפסה המוקדמת של עבודתם, שעדיין לא השלימה סקירת עמיתים.; "הטווחים למרחקים ארוכים נותרו מאתגרים מבחינה טכנית עקב אובדן שידור ורעש גבוהים."
חוקרים ניסו לטפל בבעיות אלו במשך זמן רב, והמחברים מתייחסים למספר גישות שהוצעו כדי לנסות להתגבר עליהן, חלקן בהצלחה מוכחת.
עם זאת, הם מציעים ש-TWDCR יכול לעשות טוב יותר.
הטכניקה מסתמכת על(OFCs). מסרקים ספקטרליים מפיקים אור באורכי גל מרווחים באופן קבוע, ללא אור שנפלט ביניהם. היישומים שלהם ראו את הממציאים שלהם זוכים במחציתפרס נובל לפיזיקה לשנת 2005.
למרות ש-OFC כבר משמשים למדידת מרחק, הפרעה אטמוספרית פירושה שלפני המחקר האחרון, מעולם לא נעשה שימוש בטווח מסרק כפול לאורך יותר מקילומטר.
בהקשר הזה, הכוונה למרחק הזה הייתה די קפיצה.
המחברים נעלו שלב מטוסי התייחסות במעבדות בנאן-שאן וב-Gaoyazi לשעונים מקומיים, במקום לסנכרן את שניהם לשעון משותף. שאר מערכת הטווחים של OFC אובנה מחדש סביב זה, תוך שהיא עדיין מסתמכת על הפרעות בין אור שהוחזר מאובייקטים כדי למדוד את המרחק ביניהם. בין היתר, הגדרה זו מייצרת פחות אובדן חשמל משיטות קיימות.
באמצעות מסרקים עם אורכי גל מרכזיים של 1545 ו-1563 ננומטר, הלייזרים הוקפצו בין האתרים במרחק של 113 קילומטרים (70.2 מיילים) זה מזה, תוך מדידת המרחק עם שגיאה נטענת של 82 ננומטר בלבד (0.000003 אינץ'). זה הושג באמצעות 21 שניות של מדידות, אבל אפילו תוך קצת יותר מאלפית שנייה הצוות הצליח דיוק של פחות מרוחב של שערה אנושית.
לטובת כל כדור הארץ שטוח שאיכשהו נדדו לדף הזה, ההצלחה הייתה תלויה בבחירת שתי מעבדות בגובה רב עם עמק ביניהם כדי לקבל שידור ללא הפרעה על ידי עקומה של כדור הארץ.
ללא שיטה אחרת שיכולה לקבוע את המרחק בין שני האתרים עד לקנה מידה זה, לא ניתן להיות בטוח שהתוצאות נכונות. שגיאה שיטתית כלשהי יכולה להיות הוצאת המרחק במטרים והפיכת הדיוק לכיסוי לאי דיוק. עם זאת, אישור הצלחת הטכניקה למרחקים קצרים יותר, כאשר שיטות אחרות זמינות, עשוי לעזור להקל על החששות.
המרחק הזה עדיין קצר יותר מאשר מהקרקע ללוויינים. עם זאת, כאשר רוב המסע לחלל מתרחש בוואקום כמעט מוחלט, ייתכן שאלומות כלפי מעלה יצטרכו להתמודד עם פחות הפרעות אטמוספריות מאשר זו.
המחברים מודים שיש מחיר לשלם עבור היתרונות של השיטה שלהם. TWDCR קשה יותר להגדרה ותהליך חילוץ הנתונים קשה יותר. עבור מדידות קצרות יותר, זה לא שווה את המאמץ הנוסף - אבל מציאת המרחק ללוויינים, למשל כל כך מדויק שהם יכולים למדוד את השדה המגנטי של כדור הארץ, זה עניין אחר.
המקדמה זמינה בArXiv.org
[H/Tמדען חדש]
