美国宇航局的便携式原子钟可以彻底改变太空旅
2019-06-21 栏目:行业新闻 查看()
原标题:美国宇航局的便携式原子钟可以彻底改变太空旅

有一天,太阳能系统的旅行就像乘公共汽车一样容易。科学家们设想自动驾驶宇宙飞船通过深空运送宇航员,以及类似GPS的系统引导游客穿越其他行星和卫星的地形。但是对于那些未来的导航方案,航天器和卫星需要配备时钟以保持极其精确的时间 - 比任何发送到太空的时计更精确。

该时钟的原型计划在6月24日进行试飞。

美国国家航空航天局的深空原子钟(简称DSAC)以秒数计算秒数,其嘀嗒声比GPS卫星原子钟的均匀性大50倍。这与该机构的Deep使用的地面原子钟相当太空网络 - 地球设施的干部,使用无线电天线与整个太阳系的任务进行通信。但与那些冰箱大小的时计不同,烤面包机大小的DSAC足够小,可以搭载航天器。

这个迷你原子钟装备在未来的宇宙飞船或卫星上,可以“完全改变我们航天器穿越深处的方式该项目的副首席研究员Jill Seubert在6月10日的新闻发布会上表示。

在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的美国宇航局肯尼迪航天中心发射原型后,研究人员将在低空监测其性能 - 地球轨道一年。以下是时钟对未来航天的意义预览。

时钟如何改变太空导航?

“今天探索深空的每一艘航天器都依赖于在地球上进行的导航,”位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室的Seubert说。地球上的天线向航天器发送信号,航天器回声背部。通过在十亿分之一秒内测量信号的往返时间,深空网络中基于地面的原子钟有助于确定航天器的位置。

使用新的深空原子钟,“我们可以过渡到我们称之为单向跟踪,“Seubert说。宇宙飞船将使用船上的这样一个时钟来测量跟踪信号从地球到达所需的时间,而不必将该信号发送回地面原子钟进行测量。这将允许航天器到ju他们自己的轨迹。

单向跟踪的好处是什么?

拥有能够跟踪其位置的航天器将允许宇航员在没有地球指令的情况下通过太阳系引导自己。 “在火星这样的地方,往返[跟踪信号]的时间可能会达到8到40分钟,”该项目的首席研究员Todd Ely表示,他也是美国宇航局喷气推进实验室的负责人。 “在木星,它可能......一个半小时。土星,两个半小时。“

有了一个能够跟踪自己的技术,探险家可以执行更灵活的动作,并对意外情况做出更快的反应。 “从远期来看,我真的很兴奋......使用时钟与其他导航仪器在船上创造一些东西“就像一个自动驾驶的太空船,”伊利说。

时钟将如何在其他世界上实现导航?

“想象一下宇航员在火星上徒步旅行,也许奥林巴斯蒙斯正在崛起背景,她正在检查她的谷歌地图火星版,看看她在哪里,“Seubert在新闻发布会上说。 “这个概念实际上与我们在地球上的GPS相同”,其中一组卫星为地表提供全球覆盖。

在其他世界,卫星将使用机载深空原子钟来具有精确时间戳的广播信号,任何GPS地面接收器都可以使用它来对其位置进行三角测量。

是什么让新的空间时钟比其他时钟更可靠?

新的原子钟保持时间使用收费d汞原子或离子,而目前在地球上的GPS卫星上的时钟使用中性铷原子。由于新时钟中的汞原子带有电荷,它们可能被困在电场中,阻止它们与容器壁相互作用 - 在GPS原子钟中的相互作用导致铷原子失去节律,Ely解释说。

地球的GPS卫星时钟每天需要从地球上的指挥中心进行两次校正。但是新的原子钟在统一滴答时更加可靠,因此不需要如此频繁地进行校正。 “如果你有深空原子钟,”伊利说,“如果不是几个月,每天两次就会变成几周。”

科学家在原型首次飞行期间会测试什么?

科学家们以确保时钟的稳定性在空间中保持稳定。 “我们的目标是每天约2纳秒或更短的时间[获得或减少时间],”伊利说。 “我们认为我们将接近每天大约三分之一毫秒的时间。”

这次彩排太空飞行还将测试时钟在太空中整整一年的表现。 “这将告诉我们很多关于我们如何在他们前往可能需要数月或数年甚至十年才能到达的地方更长时间内操作这些时钟的情况,”Seubert说。研究人员希望分享关于时钟在今年晚些时候在太空中保持时间的初步结果。

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