Eine Grafik von Deep Space Atomuhr (DSAC).Illustration: NASA/JPL-CalTech
Am Juni 22, NASA schickt eine Atomuhr, die die Größe eines Fußballs (obwohl deutlich schwerer), um Platz an Bord einer SpaceX Falcon-Heavy-Rakete.
Diese Uhr ist nicht für das erzählen der Zeit, es ist eine Technologie-demonstration für eine Uhr, die verwendet werden könnten, für die Zukunft der Erforschung des Weltraums, für die Navigation und machen Gravitations-Messungen. Wenn erfolgreich, wird es die Genaueste Atomuhr, die jemals geflogen im Raum.
Derzeit ist die Erforschung des Weltraums ist ein zwei-Wege-Prozess. Raumschiff senden Informationen an eine Vielzahl von Antennen auf dem Boden und auf zu Navigatoren, die mit Hilfe von Atomuhren auf der Erde zu koordinieren, die Zeit und senden Navigations-Anweisungen zurück, um das Handwerk. Aber wenn das Raumschiff hatte eine genaue Atomuhr an Bord hat, könnte es bestimmen, seine eigene timing-und Navigations-Daten, ohne sich auf Earthbound-Atomuhren. Die Deep-Space Atomic Clock (DSAC) ist ein test, so eine Uhr, die schlussendlich für eine optimierte navigation, die die Raumsonde, die Anweisungen empfangen können, ohne zu warten, für Zahlenverarbeitung zurück auf die Erde.
Die Umschaltung von zwei-Wege ein-Wege-navigation könnte “deutlich lindern, die tracking-Belastung am Boden, die aktiven,” nach einem 2016-Papier.
Top Uhren sind wichtige Instrumente für die wissenschaftliche Forschung. Die Zeit vergeht langsamer in starke gravitationsfelder, und so Atomuhren gemessen werden kann, die Auswirkungen der Schwerkraft.
Eine Demo-version der Uhr in seinen Fall.Foto: NASA/JPL-CalTech
Die Uhr ist ein bisschen wie eine tickende Uhr mit einem sehr fleissigen system, das sicherstellt, dass die Zecke bleibt präzise. Ein Quarz-Kristall in einem elektrischen Feld erzeugt einen regelmäßigen oszillierende elektrische Signale, die dann in etwa die Frequenz, bei der Quecksilber-Atome Durchlaufen eine Art von atomaren übergang. Dieses elektrische signal wird weitergegeben, um die Quecksilber-Ionen, gefangen in elektrischen Feldern, die ihrerseits anfangen, zu vibrieren, wodurch eine genauen Wert für die Frequenz des übergangs. Die Uhr nutzt dies zu korrigieren ist die Ungefähre Frequenz und sorgen für eine zuverlässige Frequenz-standard. Dieser kann umgewandelt werden in eine einmal-pro-Sekunde Zecke, die nicht Wanken.
Aber im Gegensatz zu stationären Atomuhren auf der Erde werden können abgeschirmt von der Außenwelt mit wie viel Ausrüstung, wie dies erforderlich wäre, die DSAC überwinden müssen Elemente, die Einfluss auf das Verhalten der Atome oder deren Oszillator. Solche unerwünschten Einflüsse sind elektromagnetische Felder aus der Maschinen genutzt, um das Raumschiff stabil, ebenso wie die wechselnden Temperaturen und magnetische Felder von deep space. Eine Reihe von Magneten und integrierte Abschirmung sind im Lieferumfang enthalten, damit die Uhr stabil und halten diese externen Effekte aus den Kammern, halten Sie die Uhr Mechanismus.
Die Uhr wird dann an der Zecke zusammen mit einem GPS-Empfänger in der Umlaufbahn um die Erde senden Sie es zurück zur Erde, wo Wissenschaftler zu vergleichen, kann der clock-Ausgang mit Erde-basierte Atomuhren, um sicherzustellen, dass es funktioniert.
Wenn erfolgreich, die Uhr ist die präziseste Atomuhr, geflogen im Raum. Auf dem Boden, es wurde 50 mal stabiler als die GPS-Satelliten Atomuhren, verlieren nur einer Sekunde pro 9 Millionen Jahren, nach einer NASA-Pressemitteilung.
Letztlich, das experiment ist nur eine demonstration. Aber wenn Sie erfolgreich ist, könnte es dazu führen, wichtige Fortschritte in der navigation und schließlich erlauben, die für Astronauten zu Reisen, tiefer in den Raum.
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