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深空原子钟:让smgbb航天器自主导航
发布机构:本站原创    浏览次数:次 发布时间:2019-08-07

  你思过吗?有朝一日,遨游太阳系大概会像搭乘大多汽车上班相似容易——自愿驾驶宇宙飞船运送宇航员穿越深空,形似GPS的定位体系将领导旅客正在其他行星和卫星表貌穿越各式地形。但要杀青这些充满将来感的导航安排,航天器和卫星需求装备计时精度极高的时钟,这便是美国国度航空航天局(NASA)的深空原子钟。

  据英国《科学讯息》周刊网站即日报道,一个深空原子钟样本于24日试飞,希望成为有史从此最安祥的太空原子钟。该项目首席研商员、NASA喷气促进实行室的伊尔·舒伯特正在讯息颁布会上说,这种迷你原子钟将装置正在将来的宇宙飞船或卫星上,大概“彻底改动咱们的航天器正在深空的导航方法”。

  据悉,NASA的深空原子钟对每一秒计量的划一水平约莫是GPS卫星上原子钟的50倍——也便是每1000万年才会涌现1秒钟的偏向,与NASA“深空收集”所运用的地面原子钟的精度相当。地面原子钟行使无线电天线与所有太阳系的航天做事举办通讯。但与那些冰箱巨细的原子钟差异,烤面包机巨细的深空原子钟更幼,可能搭载正在航天器上。

  新原子钟为何这么牢靠呢?该项目研商员、NASA喷气促进实行室的托德·埃利声明说,这种新的原子钟行使带电的汞原子或离子来计时,而目前地球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,它们会被困正在电场中,所以无法与其容器壁互相效用;比拟之下,GPS原子钟内部的这种互相效用会导致铷原子遗失节律。

  GPS卫星时钟需内陆球上的指点中央每天举办两次改良,但新的原子钟越发牢靠,不需求频仍改良。埃利说:“假如你有深空原子钟,那么每天两次(改良)大概会酿成数周一次,以至数月一次。”

  那么,深空原子钟最大的效用是什么?研市井员称,紧假使帮帮航天器杀青自决导航。舒伯特说:“此日探寻深空的每一台航天器都依赖正在地球长举办的导航操作。”

  他声明道,地面天线通过双向中继体系(two-way relay system)向航天器发送信号,然后航天器把信号发射回来。通过丈量信号的往返时辰,“深空收集”的地面原子钟可能帮帮确定航天器的身分。这种导航法子意味着,无论太空探寻做事正在太阳系中行进至那处,航天器仍旧像一只被拴正在地球上的纸鸢,等候来自地球的行进指令,能力连接前行。不过有了深空原子钟,“咱们可能过渡到所谓的单向追踪”。宇宙飞船将用其来丈量追踪信号从地球抵达飞船所需的时辰,而无需将信号发还地面的原子钟举办丈量,这将使航天器可能判决己方的轨道。

  能自我定位、自决导航的航天器可能使宇航员正在不需求摄取地球指令的情景下,自行穿越太阳系。埃利说:“正在火星云云的地方,(追踪信号)往返时辰为8—40分钟;正在木星,大概是一个半幼时;而正在土星,则是两个半幼时。”

  正在其他星球上,探测器可行使其率领的深空原子钟来播送带有切确时辰符号的信号,任何GPS地面摄取器都可能行使这些信号,通过三角丈量法确定它的身分。其它,率领深空原子钟的多个航天器可能盘绕火星运转,创筑出一个形似GPS的收集,为火星上的探测车和宇航员指示偏向。

  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央发射。研市井员将对其正在近地轨道的体现进动作期一年的监测,以测试这台原子钟正在太空中的安祥性及其一终年的运转情景。埃利说:“咱们的方向是每天偏差为2纳秒控造,或者不到2纳秒。”

  舒伯特体现,假如深空原子钟正在太空中试验的这一年希望顺手,那么它最早正在本世纪30年代就可能起头施行做事,能为将来的单导游航打好根基。宇航员将可能用其正在月球表貌举办导航,也可能安宁地自决施行做事,前去火星以及更远的深空。省略与地球之间的通讯——这将是航天器目前航行方法的壮大厘正。


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