文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
作者：回首
导语：你对原子钟了解多少？超精密原子钟将促进太空探索 原创文章 禁止搬运
原子钟——世界上最精确的钟表——是现代导航和电信的基础 。 一个超精密、烤面包机大小的原子钟将离开地球表面并进入近地轨道 。 它将为在航天器上放置原子钟铺平道路 ， 这一进步将使行星际航天器能够更快、更准确地确定它们在太空中的位置 。 这很重要 ， 因为人类准备前往火星等其他行星 。
光速快 ， 但空间大在地球上 ， 我们几乎随时都知道自己在哪里：在我们的智能手机和轨道 GPS 卫星之间传输的信号在不到一秒的时间内完成 。 这要归功于 GPS 卫星相对较近（仅相距约 20000 公里） 。 但是对于目前没有 GPS 功能的航天器来说 ， 情况就不同了 。
为了确定航天器的位置 ， 地球上的研究人员向它发送无线电信号 ， 然后它返回 。 地球上的原子钟为这些无线电波的行程计时 ， 一些数学运算揭示了航天器与地球的距离 。 因此 ， 位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的美国宇航局喷气推进实验室深空原子钟技术示范任务的副首席研究员吉尔·苏伯特说 ， 因此测量位置“从根本上说是一个非常准确地测量时间的问题”。
然而 ， 提醒航天器其位置需要第三个无线电信号 ， 并且所有这些光传播时间都加起来 。 博士说 ， 对于火星附近的航天器来说 ， 延迟可能会超过 40 分钟 。
他们自己的原子钟研究人员意识到 ， 如果航天器配备自己的原子钟 ， 更有效的导航将成为可能 。 然后 ， 他们将能够接收来自地球的无线电信号（通常来自位于加利福尼亚、西班牙和澳大利亚的宇航局深空网络天线之一）并非常准确地测量信号传输时间以计算它们的距离 。 与其在三个行程中发送无线电信号 ， 不如只需要一个 。 这就是深空原子钟背后的想法 。
博士说 ， 为航天器配备自己的原子钟是使它们自主化的重要一步 。 “如果你正确设计计算机和无线电 ， 你可以让航天器自己导航 。 ”
深空原子钟比大多数地球上的原子钟更小更轻 ， 大约有四片烤面包机那么大 ， 只有 16 公斤 。
它也非常一致地运行 。 它的稳定性来自于“控制”石英振荡器频率的一小团汞离子 。 该原理取决于汞离子在吸收特定频率的微波辐射（40507347997 赫兹）时会改变能量状态 。 通过不断修正石英振荡器的频率 ， 科学家们确保了深空原子钟的稳定“心跳” 。
“它可能会持续大约 1000 万年 ， 然后它才会漂移 1 秒 ， ”博士讲到 。 “这将是太空中最稳定的时钟 。 ”
不能叫博士后深空原子钟最早将于 6 月 24 日从佛罗里达州航空局肯尼迪航天中心搭乘猎鹰重型火箭发射 。 它将在大约 720 公里的高度进入近地轨道 ， 并在科学家分析其性能时在那里停留约 1 年 。
博士说 ， 在其令人不快的火箭飞行之后 ， 第一次打开它本身就是一项成就 。 “如果一件坏了 ， 我不能派博士后 。 ”
科学家们还不确定哪个航天器将是第一个配备深空原子钟版本的航天器 。 然而 ， 鉴于大量航天器和漫游者对火星表面进行成像和探索 ， 红色星球附近的某些东西可能会胜出 ， 博士说 。
“虽然目前还没有具体计划 ， 但下一个火星轨道飞行器将是飞行这项技术的绝佳候选者 ， 因为它可以展示自主导航 ， 支持无线电科学实验 ， 也许有一天会成为未来火星网络的一个节点 ， ”她说 。
另一个世界的类似 GPS 的网络
“一旦我们展示了这项技术……我们就可以在其他行星和卫星上建立类似 GPS 的网络 。 ”
推荐阅读
- 若太阳熄灭，人类需多久才能感知？8分钟后？准确来说是10000年
- 中国的五大太空探索任务！
- 黯淡太阳悖论: 年轻太阳很冷, 地球本该冻成冰墩墩, 可生命还是出现
- ?模拟空间站上的能源以及安全性和声音控制的介绍
- 北京藏着一片星空秘境，一生总要去一次，这个春天一起出发吧
- 丑萌丑萌的~在美洲、非洲和亚洲发现无臂恐龙新物种
- 好奇号拍到照片：火星惊现“蝎子”状物体，还有“棚屋”状物体？
- 银河系附近的星云
- ?宇宙中病毒作为主要进化转变的驱动因素