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[发现] NASA的深空原子钟将前往近地轨道进行为期一年的测试

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发表于 2019-6-27 05:21:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
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NASA的深空原子钟将前往近地轨迹进行为期一年的测验
图片来历:英国《科学新闻》网站
今日角度
你想过吗?有朝一日,漫游太阳系或许会像搭乘公共汽车上班相同简单——自动驾驶宇宙飞船运送宇航员穿越深空,相似GPS的定位体系将引导游客在其他行星和卫星外表穿越各种地势。但要完成这些充溢未来感的导航方案,航天器和卫星需求装备计时精度极高的时钟,这便是美国国家航空航天局(NASA)的深空原子钟。
据英国《科学新闻》周刊网站近来报导,一个深空原子钟样本于24日试飞,有望成为有史以来最安稳的太空原子钟。该项目首席研究员、NASA喷气推动实验室的伊尔⋅舒伯特在新闻发布会上说,这种迷你原子钟将安装在未来的宇宙飞船或卫星上,或许“彻底改变咱们的航天器在深空的导航办法”。
新原子钟为何这么靠谱
据悉,NASA的深空原子钟对每一秒计量的共同程度大约是GPS卫星上原子钟的50倍——也便是每1000万年才会呈现1秒钟的差错,与NASA“深空网络”所运用的地上原子钟的精度适当。地上原子钟运用无线电天线与整个太阳系的航天使命进行通讯。但与那些冰箱巨细的原子钟不同,烤面包机巨细的深空原子钟更小,能够搭载在航天器上。
新原子钟为何这么牢靠呢?该项目研究员、NASA喷气推动实验室的托德⋅埃利解说说,这种新的原子钟运用带电的汞原子或离子来计时,而现在地球GPS卫星上的原子钟则运用中性的铷原子来计时。因为深空原子钟内部的汞原子带有电荷,它们会被困在电场中,因此无法与其容器壁相互效果;相比之下,GPS原子钟内部的这种相互效果会导致铷原子失掉节奏。
GPS卫星时钟需求地球上的指挥中心每天进行两次批改,但新的原子钟愈加牢靠,不需求频频批改。埃利说:“假如你有深空原子钟,那么每天两次(批改)或许会变成数周一次,乃至数月一次。”
从双向中继变单向导航
那么,深空原子钟最大的效果是什么?研究人员称,主要是协助航天器完成自主导航。舒伯特说:“今日探究深空的每一台航天器都依靠在地球上进行的导航操作。”
他解说道,地上天线经过双向中继体系(two-way relay system)向航天器发送信号,然后航天器把信号发射回来。经过丈量信号的往复时刻,“深空网络”的地上原子钟能够协助确认航天器的方位。这种导航办法意味着,不管太空探究使命在太阳系中跋涉至何处,航天器依然像一只被拴在地球上的风筝,等候来自地球的跋涉指令,才干持续前行。但是有了深空原子钟,“咱们能够过渡到所谓的单向追寻”。宇宙飞船将用其来丈量追寻信号从地球抵达飞船所需的时刻,而无需将信号发回地上的原子钟进行丈量,这将使航天器能够判别自己的轨迹。
能自我定位、自主导航的航天器能够使宇航员在不需求接纳地球指令的状况下,自行穿越太阳系。埃利说:“在火星这样的当地,(追寻信号)往复时刻为8—40分钟;在木星,或许是一个半小时;而在土星,则是两个半小时。”
因为飞行器能自我定位,宇航员能够愈加灵敏地展开举动,更及时地对意外状况作出反应。
在其他星球上,勘探器可运用其带着的深空原子钟来播送带有准确时刻符号的信号,任何GPS地上接纳器都能够运用这些信号,经过三角丈量法确认它的方位。别的,带着深空原子钟的多个航天器能够环绕火星运转,创建出一个相似GPS的网络,为火星上的勘探车和宇航员指示方向。
进行为期一年的测验
这个原子钟样本从NASA坐落美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射。研究人员将对其在近地轨迹的体现进行为期一年的监测,以测验这台原子钟在太空中的安稳性及其一整年的运转状况。埃利说:“咱们的方针是每天差错为2纳秒左右,或许不到2纳秒。”
舒伯特表明,假如深空原子钟在太空中实验的这一年发展顺畅,那么它最早在本世纪30年代就能够开端执行使命,能为未来的单向导航打好根底。宇航员将能够用其在月球外表进行导航,也能够安全地自主执行使命,前往火星以及更远的深空。削减与地球之间的通讯——这将是航天器现在飞行办法的巨大改善。
发表于 2019-6-27 05:29:49 | 显示全部楼层
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发表于 2019-6-27 07:16:59 | 显示全部楼层
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