NASA wysyła zegar atomowy w przestrzeń kosmiczną

Jun 08 2019
Czy ten przełomowy zegar zrewolucjonizuje podróże kosmiczne? NASA na to liczy.
Ta animacja przedstawia zegar atomowy głębokiej przestrzeni, nową technologię testowaną przez NASA, która zmieni sposób, w jaki ludzie poruszają się po Układzie Słonecznym. NASA

W sobotę 22 czerwca SpaceX planuje wystrzelić Falcon Heavy Rocket z Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego w Cape Canaveral na Florydzie. Jednostka wielokrotnego użytku schodzi z dwóch udanych lotów; jego pierwszy start na początku 2018 r. i podróż z dostawą satelity w kwietniu 2019 r.

Podczas swojej trzeciej przygody Falcon Heavy zabierze w kosmos skarbnicę cennego ładunku. Tym razem leci około dwóch tuzinów satelitów . Ale najciekawszym pasażerem rakiety musi być satelita Orbital Test Bed. Jego głównym ładunkiem jest eksperymentalne gadżet wielkości tostera zwany Deep Space Atomic Clock (DSAC). Jeśli to działa poprawnie, przyszłe misje na Marsa, Jowisza i nie tylko mogą stać się o wiele łatwiejsze - i tańsze.

Zegary atomowe to urządzenia utrzymujące czas, które działają, utrzymując cząstki subatomowe w rezonansie z pożądaną częstotliwością. Dzięki temu procesowi zegary mogą wskazywać czas z niesamowitą dokładnością. To poziom precyzji, który umożliwia korzystanie z naszej technologii GPS. Odbiorniki GPS wykorzystują zegary atomowe do określania odległości między sobą a satelitami do globalnego pozycjonowania (które mają własne wbudowane zegary atomowe). Mając te informacje pod ręką, odbiornik może określić Twoje miejsce pobytu.

Podobnie, NASA wykorzystuje zegary atomowe do prowadzenia stworzonych przez człowieka statków w głębokiej przestrzeni - którą definiuje się jako dowolny punkt na niebie znajdujący się „ na orbicie księżyca lub poza nią ”.

Najpierw sygnał jest wysyłany przez anteny w stacjach naziemnych . Po otrzymaniu tego sonda wystrzeliwuje sygnał zwrotny. I tu właśnie pojawia się pomiar czasu. Zegary atomowe na poziomie powierzchni informują naukowców dokładnie, ile czasu upłynęło między sygnałem wychodzącym a wiadomością zwrotną.

Następnie wykonuje się obliczenia w celu określenia prędkości, trajektorii i położenia statku. W międzyczasie sam statek musi pracować na biegu jałowym, czekając na polecenia nawigacyjne zespołu udającego się na Ziemię.

Ponieważ odległość jest równa prędkości pomnożonej przez czas, odległość między stacją naziemną a statkiem kosmicznym to czas potrzebny na przepływ transmisji między nimi pomnożony przez prędkość światła.

DSAC został zaprojektowany w celu usprawnienia procesu. Waży zaledwie 35 funtów (16 kilogramów) i jest znacznie lżejszy niż masywne, uziemione zegary, które są obecnie używane do kierowania misjami kosmicznymi. W rzeczywistości jest wystarczająco mały, aby zmieścić się na satelicie lub rakiecie.

Jeśli więc urządzenie będzie działać, przyszli astronauci nie będą musieli kręcić kciukami, dopóki Ziemia nie wyśle ​​instrukcji dotyczących podróży. Dzięki przenośnemu zegarowi atomowemu na pokładzie mogą oceniać własne położenie, podejmować szybsze decyzje i cieszyć się pewną dozą autonomii .

Stacje naziemne również mogłyby skorzystać na tym rozwiązaniu. W tej chwili ograniczają się do śledzenia jednego statku kosmicznego na raz, ale DSAC wyeliminowałby potrzebę sygnałów zwrotnych. Umożliwiłoby to stacjom jednoczesne śledzenie wielu statków .

Testy przeprowadzone na Ziemi wykazały, że DSAC - który wykorzystuje jony rtęci do określania czasu - był znacznie dokładniejszy i stabilniejszy niż którykolwiek z zegarów atomowych, które można znaleźć na satelitach GPS .

Teraz społeczność naukowa chce sprawdzić, jak urządzenie poradzi sobie w Final Frontier. Ale nie zamierzają od razu strzelać za księżycem. Po wystartowaniu Falcon Heavy DSAC spędzi rok na orbicie Ziemi, podczas gdy inżynierowie będą uważnie śledzić jego postępy.

„Mamy wzniosłe cele, jeśli chodzi o poprawę nawigacji i nauki w kosmosie przy użyciu DSAC” - powiedział dr Todd Ely w oświadczeniu NASA z 2018 roku . Badacz w Jet Propulsion Laboratory, Ely dodaje, że gadżet „może mieć realny i bezpośredni wpływ na wszystkich, tu na ziemi, jeśli jest stosowany w celu zapewnienia dostępności i ciągłości wydajności systemów GPS []”.

TERAZ TO CIEKAWE

Zegarek na rękę, który astronauta Ron Evans nosił podczas misji Apollo 17, został sprzedany na aukcji w 2016 roku za 245 000 dolarów .