На дне лунных кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, царит вечный холод — около минус 240 градусов по Цельсию. В этих ледяных карманах, которые называют постоянно затенёнными областями, планируют установить зеркальный резонатор из монолитного кремния. Этот прибор будет пассивно удерживать свет, заставляя лазер «тикать» с невероятной точностью.
Идея проста: холод и неподвижность лунной тени избавляют резонатор от тепловых дрожаний атомов, которые на Земле смазывают сигнал. Оценки показывают, что стабильность такого лазера достигнет 10⁻¹⁸ — это как если бы часы ошибались на одну секунду за тридцать миллиардов лет. Свет в резонаторе будет сохранять свою волновую синхронность дольше минуты, что в десять раз превышает возможности лучших земных установок.
Сверхстабильный луч откроет дорогу квантовым технологиям в космосе: от оптической интерферометрии с базами в тысячи километров до защищённых квантовых каналов связи между спутниками. А ещё он позволит проверить общую теорию относительности с точностью, недостижимой на Земле, где атмосфера и приливы мешают измерениям.
Луна, вечно обращённая к нам одной стороной, прячет в своих тенях не только лёд, но и возможность построить самые точные часы в Солнечной системе. И тогда холод, который казался препятствием, станет союзником.
Температура в постоянно затенённых областях Луны настолько стабильна, что за миллиарды лет она менялась меньше, чем температура в обычной комнате за минуту.
В романе Артура Кларка «Лунная пыль» лунные базы используют экстремальные условия для техники, но даже он не предполагал, что тень станет идеальным местом для квантовых часов.