Zegar atomowy NASA Deep Space kończy misję

NASA Deep Space Atomic Clock od ponad dwóch lat przesuwa granice czasu we wszechświecie. 18 września 2021 roku misja zakończyła się sukcesem.

Urządzenie znajduje się na statku kosmicznym General Atomics wystrzelonym 25 czerwca 2019 r. w ramach misji 2 Programu Badań Kosmicznych Departamentu Obrony. Jego celem jest przetestowanie możliwości wykorzystania pokładowych zegarów atomowych do usprawnienia nawigacji statków kosmicznych w przestrzeni kosmicznej. …

Statki kosmiczne opierają się teraz na zegarach atomowych na Ziemi. Aby zmierzyć orbitę statku kosmicznego poruszającego się po Księżycu, nawigatorzy używają tych zegarów, aby dokładnie śledzić, kiedy te sygnały są wysyłane i odbierane. Nawigator wie, że sygnał radiowy porusza się z prędkością światła (około 186 000 mil na sekundę lub 300 000 kilometrów na sekundę), więc te pomiary czasu są wykorzystywane do dokładnego określenia odległości, prędkości i kierunku podróży statku kosmicznego. można obliczyć.

Jednak w miarę oddalania się statku kosmicznego od Ziemi wysyłanie i odbieranie sygnałów zajmuje od kilku minut do kilku godzin, co znacznie opóźnia te obliczenia. Łącząc pokładowy zegar atomowy z systemem nawigacji, statek kosmiczny może natychmiast obliczyć, dokąd i dokąd zmierza.

Wyprodukowany przez NASA Jet Propulsion Laboratory w południowej Kalifornii, ten ultra-dokładny zegar atomowy jonów rtęci jest umieszczony w małym pudełku około 10 cali (25 cm) z każdej strony, mniej więcej wielkości tostera. … Atomowe zegarki Deep Space zostały zaprojektowane tak, aby wytrzymać rygory startu i zimne, wysoce radioaktywne środowisko wszechświata bez uszczerbku dla wydajności pomiaru czasu, wypełniając lukę między praktyką techniczną z pierwszej ręki a ważną wiedzą. Był to pokaz technologii, którego celem było.

Po tym, jak instrument zakończył przez rok główną misję na orbicie okołoziemskiej, NASA rozszerzyła swoją misję, aby zebrać więcej danych ze względu na niezwykłą stabilność czasu. Jednak przed zatrzymaniem demonstracji technologii 18 września misja pracowała w godzinach nadliczbowych i ostatniego dnia wydobyła jak najwięcej danych.

Todd Airy, główny badacz i dyrektor projektu w JPL, powiedział:

Dane z wiodących narzędzi pomogą w opracowaniu Zegara Atomowego Deep Space-2. Jest to techniczna demonstracja sondy NASA Emissivity, Radio Science, InSAR, Terrain and Spectroscopy (VERITAS), która po wystrzeleniu do 2028 r. poleci na Wenus. Pierwsze testy zegarów atomowych w przestrzeni kosmicznej i ogromne postępy w zwiększaniu autonomii statek kosmiczny.

stabilność jest wszystkim

Zegary atomowe są najbardziej stabilnymi urządzeniami odmierzającymi czas na świecie, ale nadal są niestabilne i mogą powodować niewielkie opóźnienie lub „przesunięcie” między czasem zegarowym a rzeczywistym. Jeśli nie zostaną skorygowane, kompensacje te zostaną zsumowane, co może prowadzić do znacznych błędów pozycjonowania. Milisekundy mogą oznaczać różnicę między bezpiecznym dotarciem do Marsa a całkowitą utratą planety.

Aktualizacje mogą być wysyłane z Ziemi do statku kosmicznego w celu skorygowania tych przesunięć. Na przykład satelity GPS mają zegar atomowy i przemieszczają się z punktu A do punktu B. Aby czas był dokładny, musisz często wysyłać aktualizacje z Ziemi. Jednak konieczność wysyłania częstych aktualizacji z Ziemi do zegara atomowego w głębokim kosmosie byłaby niepraktyczna i frustrowałaby cel wyposażenia w niego statku kosmicznego.

Dlatego zegar atomowy statku kosmicznego badającego przestrzeń kosmiczną powinien od samego początku być jak najbardziej stabilny. To sprawia, że ​​jest mniej zależny od zaktualizowanej ziemi.

„Zegar atomowy głębokiej przestrzeni zdołał osiągnąć ten cel” – powiedział Eric Barth, fizyk zegarów atomowych w JPL. „Ustanowiliśmy nowy rekord długoterminowej stabilności zegara atomowego w kosmosie, który pod względem wielkości jest znacznie lepszy niż GPS. zegar atomowy…oznacza to umożliwienie większej autonomii misjom w głębokim kosmosie i potencjalnie mniejszą zależność od aktualizacji dwa razy dziennie, jeśli satelity GPS są wyposażone w nasz sprzęt. ..”

W ostatnich badaniach zespół Deep Space Atomic Clock zgłosił odchylenia o mniej niż 4 nanosekundy po ponad 20 dniach działania.

Podobnie jak jego poprzednik, Deep Space Atomic Clock-2 jest ofertą techniczną. Oznacza to, że Veritas nie polega na tym, aby osiągnąć swoje cele. Jednak ta następna iteracja jest mniejsza, zużywa mniej energii i jest przeznaczona do obsługi misji wieloletnich, takich jak VERITAS.

„To wielkie osiągnięcie dla zespołu. demonstracja technologii Udowodniono, że jest to potężny system na orbicie i nie możemy się doczekać, aż zobaczymy ulepszoną wersję na Wenus” – powiedział NASA’s Science and Technology Mission (STMD) Technology Demonstration w siedzibie NASA w Waszyngtonie. „To właśnie robi NASA” – powiedział dyrektor. Trudy Curtis. Opracowujemy nowe technologie i ulepszamy istniejące technologie, aby przyspieszyć lot kosmiczny ludzi i robotów. Naszym sposobem na eksplorację jest zegar atomowy kosmosu. Ma moc zmiany głęboka przestrzeń..”

Jason Mitchell, dyrektor Advanced Communications and Navigation Technology w NASA Space Communications and Navigation Agency (SCaN), zgodził się, że zegar atomowy głębokiego kosmosu zapewnia ważne nowe funkcje operacyjne w misjach eksploracji ludzi i robotów NASA. Może również pozwolić na głębszą eksplorację fundamentalnej fizyki względności, tak jak zrobiły to zegarki z obsługą GPS. „