美国宇航局启动深空原子钟

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深空原子钟

2019年8月23日周五,任务团队证实,一个可能为自主深空旅行铺平道路的原子钟已于上周成功激活,并已准备好开始为期一年的技术演示。

美国宇航局于今年6月发射了“深空原子钟”(Deep Space Atomic Clock),这是实现航天器在深空安全导航的关键一步,而不是依赖于耗时的从地球接收方向的过程。

这种时钟由美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的喷气推进实验室研制,它是第一个计时器,既足够稳定,可以绘制宇宙飞船在深空的轨迹,又足够小,可以在宇宙飞船上飞行。一个更稳定的时钟可以在离地球更远的地方工作,在那里它需要比离地球更近的卫星工作更长时间。

原子钟,就像GPS卫星上使用的原子钟一样,通过计算信号从a点到b点需要多长时间来测量物体之间的距离。对于太空探索来说,原子钟必须非常精确:哪怕是一秒的误差,也意味着是在像火星这样的行星上着陆,还是在数十万英里以外的地方错过它。水星离子深空原子钟比GPS卫星上的原子钟稳定性高50倍,每1000万年就会损失1秒,这在地球上的受控测试中得到了证实。现在它将在太空中测试这种准确性。

目前,导航员在地球上使用冰箱大小的原子钟来确定航天器的位置。信号从地球发送到宇宙飞船需要几分钟到几小时的时间,然后返回地球,在地球上它被用来创建指令,然后发送回宇宙飞船。宇宙飞船上的一个时钟将允许宇宙飞船计算自己的轨道,而不是等待地球上的导航员发送信息。这一进步将释放出更远的任务,并最终将人类安全地带到其他星球。

“太空实验的目标是把深空原子钟放在一个运行的航天器中,包括影响时钟稳定性和准确性的东西,看看它是否能达到我们认为的水平:比现有的太空时钟稳定性高几个数量级,”喷气推进实验室该项目的首席研究员、领航员托德·伊利说。

在接下来的几个月里,该团队将测量时钟将时间控制在纳秒以内的能力。这一结果为有朝一日科技能够帮助宇航员安全导航到其他世界的到来倒计时。

深空原子钟由科罗拉多州恩格尔伍德的通用原子电磁系统公司提供的一艘航天器托管。它是由NASA空间技术任务理事会的技术演示任务计划和NASA人类探索和操作任务理事会的空间通信和导航计划赞助的。JPL负责管理该项目。

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