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840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。