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    深空原子钟:让航天器自立导航

    发布时间:2019-07-31       点击数:128

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    据英国《科学音信》周刊网站近日报。道,一个深空原子钟样本于24日试飞,有看成为有史以来最安详的太空原子钟。该项现在始席钻研员、NASA喷气推进实验室的伊尔·舒伯特在音信发布会上说,这栽迷你原子钟将安置在异日的宇宙飞船或卫星上,能够“彻底转折吾们的航天器在深空的导航手段”。

    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相作乱平大约是GPS卫星上原子钟的50倍——也就是每1000万年才会展现1秒钟的谬误,与NASA“深空网络”所操纵的地面原子钟的精度相等。地面原子钟行使无线电天线与整个太阳系的航天义务进走通信。但与那些冰箱大幼的原子钟差别,烤面包机大幼的深空原子钟更幼,能够搭载在航天器上。

    新原子钟为何这么郑重呢?该项现在钻研员、NASA喷气推进实验室的托德·埃利注释说,这栽新的原子钟行使带电的汞原子或离子来计时,而现在地球GPS卫星上的原子钟则操纵中性的铷原子来计时。原由深空原子钟内部的汞原子带有电荷,它们会被困在电场中,所以无法与其容器壁相互作用;相比之下,GPS原子钟内部的这栽相互作用会导致铷原子失踪节奏。

    GPS卫星时钟必要地球上的指挥中间每天进走两次修整,但新的原子钟更添郑重,不必要屡次修整。埃利说:“倘若你有深空原子钟,那么每天两次(修整)能够会变成数。周一次,甚至数。月一次。”

    从双向中继变单向导航

    那么,深空原子钟最大的作用是什么?钻研人员称,主要是协助航天器实现自立导航。舒伯特说:“今天追求深空的每一台航天器都倚赖在地球上进走的导航操作。”

    他注释道,地面天线议决双向中继编制(two-way relay system)向航天器发送信号,然后航天器把信号发射回来。议决测量信号的去返时间,“深空网络”的地面原子钟能够协助确定航天器的位置。这栽导航手段意味着,不论太空追求义务在太阳系中走进至那里,航天器照样像一只被拴在地球上的风筝,期待来自地球的走进指令,才能不息前走。但是有了深空原子钟,“吾们能够过渡到所谓的单向追踪”。宇宙飞船将用其来测量追踪信号从地球抵达飞船所需的时间,而无需将信号发回地面的原子钟进走测量,这将使航天器能够判定本身的轨道。

    能自吾定位、自立导航的航天器能够使宇航员在不必要授与地球指令的情况下,自走穿越太阳系。埃利说:“在火星如许的地方,(追踪信号)去返时间为8—40分钟;在木星,能够是一个半幼时;而在土星,则是两个半幼时。”

    原由飞走器能自吾定位,宇航员能够更添变通地开展走动,更及时地对不料情况作出逆答。

    在其他星球上,探测器可行使其携带的深空原子钟来广播带有准确时间标记。的信号,任何GPS地面授与器都能够行使这些信号,议决三角测量法确定它的位置。另外,携带深空原子钟的众个航天器能够围绕火星运走,创建出一个相通GPS的网络,为火星上的探测车和宇航员指使倾向。

    进走为期一年的测试

    这个原子钟样本从NASA位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中间发射。钻研人员将对其在近地轨道的外现进走为期一年的监测,以测试这台原子钟在太空中的安详性及其一整年的运走情况。埃利说:“吾们的现在的是每天误差为2纳秒旁边,或者不到2纳秒。”

    舒伯特外示,倘若深空原子钟在太空中试验的这一年挺进顺当,那么它最早在本世纪30年代就能够开起实走义务,能为异日的单向导航打益基础。宇航员将能够用其在月球形式进走导航,也能够坦然地自立实走义务,前去火星以及更远的深空。缩短与地球之间的通信——这将是航天器现在航走手段的重大改进。

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