Прецизната радионавигация - използването на радиочестоти за определяне на позицията - е жизненоважно за успеха на всички мисии за проучване в дълбоки космически пространства. За да подобри навигационната технология, малка демонстрационна мисия, наречена Deep Space Atomic Clock (DSAC), ще лети като част от бъдеща мисия на НАСА, за да утвърди миниатюризиран, ултраточен живачен йонен атомен часовник, който е 100 пъти по-стабилен от днешния най-добрите часовници за навигация
Мисията вече се подготвя за предварителния си преглед на дизайна през 2013 г. и е планирано да лети като хостван полезен товар на космически кораб Iridium NEXT. Стартирането е определено за 2015 г.
НАСА твърди, че демонстрацията на DSAC ще промени революцията в начина, по който се провежда навигацията в космоса, като позволява на космически кораб да изчислява собствените си данни за времето и навигацията в реално време. Тази еднопосочна навигационна технология би се подобрила при сегашната двупосочна система, в която информацията се изпраща на Земята, като изисква наземният екип да изчисли времето и навигацията и след това да я предаде обратно на космическия кораб. Възможността за навигация в реално време на борда е от ключово значение за подобряването на възможностите на НАСА за изпълнение на критични за времето събития, като планетарно кацане или планетарна „летене“, когато закъсненията на сигнала са твърде големи, за да може земята да взаимодейства с космическия кораб по време на събитието.
„Приемането на DSAC в бъдещите мисии на НАСА ще увеличи количеството на данните за навигация и радиознание с два до три пъти, ще подобри качеството на данните до 10 пъти и ще намали разходите за мисия, като се насочи към по-гъвкава и разтегателна еднопосочна архитектура за навигация“, каза Тод Ели, главен изследовател на демонстрацията на технологията за дълбоки космически атомни часовници в лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния Проектът е част от програмата на НАСА за демонстрация на технологични демонстрации, управлявана от Центъра за космически полети „Маршал“ в Хантсвил, Алауа, за офиса на НАСА. на главния технолог във Вашингтон.
Еднопосочната навигация в дълбокия космос, активирана от DSAC, използва съществуващата мрежа Deep Space по-ефективно от сегашната двупосочна система, като по този начин разширява капацитета на мрежата, без да добавя нови антени или свързаните с тях разходи. Това е важно, тъй като бъдещото изследване на човека в дълбокия космос ще изисква повече проследяване от дълбоката космическа мрежа, отколкото може да бъде доставено в момента със съществуващата система.
„Демонстрационната мисия за полетен часовник Deep Space Atomic Clock ще повиши тази квалифицирана лаборатория технология до готовност за полет и ще направи практически атомен часовник на разположение за различни космически мисии“, каза Ели.
Наземните атомни часовници отдавна са крайъгълен камък на повечето навигации за космически превозни средства, тъй като предоставят коренови данни, необходими за точно позициониране. DSAC ще осигури същата стабилност и точност за космически кораби, изследващи слънчевата система. По същия начин, както съвременните глобални системи за позициониране, или GPS, използват еднопосочни сигнали, за да позволят наземни навигационни услуги, атомният часовник Deep Space ще осигури подобна способност при навигация в дълбоки пространства - с такава изключителна точност, че ще се изисква изследователите внимателно да се отчита въздействието на относителността или относителното движение на наблюдател и наблюдаван обект, въздействащо от гравитацията, пространството и времето. Часовниците в GPS-базиран сателит, например, трябва да бъдат коригирани, за да отчитат този ефект или техните навигационни корекции започват да намаляват.
В лабораторните условия прецизността на атомния часовник Deep Space беше прецизирана, за да позволи дрейф не повече от една наносекунда за 10 дни, поради работата на инженерите от НАСА в JPL. През последните 20 години те непрекъснато подобряват и миниатюризират атомния часовник на живачно-йонния капан, подготвяйки го да работи в суровата среда на дълбокото пространство.
Актуализираният часовник е миниатюрно живачно-йонно атомно устройство, екипът на DSAC ще лети като полезен товар на земна орбитра в едногодишен експеримент, за да потвърди неговата работоспособност в космоса и полезността си за еднопосочна навигация.
„Потенциалното използване на DSAC за бъдеща мисия би било в проследяване на Орбитата за разузнаване на Марс“, каза Ели. НАСА Марс разузнавателен орбитър стартира на Марс през 2005 г. по време на мисия, включваща стремеж да научи повече за разпространението и историята на водата на Марс - замръзнала, течна или изпарена. Орбитът завърши основната си научна фаза през 2008 г. и продължава да работи в разширена мисия. Атомните часовници са най-точният известен метод за запазване на времето и се използват като основен стандарт за международните услуги за разпределение на времето - за контрол на честотата на телевизионните излъчвания и в глобалните навигационни спътникови системи като Глобалната система за позициониране.
За повече информация вижте уебсайта на DSAC.
Източник: Център за космически полети Marshall
