Подорожувати по сонячній системі в один прекрасний день буде так само просто, як їхати на автобусі на роботу. Вчені припускають, що космічні кораблі з автоматичним керуванням перевозитимуть людей у глибокому космосі, а GPS-подібні системи направлятимуть їх.
Але для цих футуристичних навігаційних схем космічні кораблі і супутники повинні бути оснащені годинником, який показує час з граничною точністю - точніше, ніж будь-які годинники, коли-небудь відправлені в космос.
Дослідний зразок таких годин планується запустити 24 червня для випробувального польоту.
Атомний годинник Deep Space від NASA, або, для короткості, DSAC, відраховує секунди за допомогою позначок, приблизно в 50 разів більш рівномірних, ніж у атомних годинниках на супутниках GPS. Така точність збігається з наземним атомним годинником, що використовується для космічної мережі агентства - групи наземних засобів, які використовують радіоантени для зв'язку з місіями по всій сонячній системі.
Але на відміну від цих годин розміром з холодильник, годинник DSAC розміром з тостер досить малий і може бути закріплений на борту космічного корабля. Встановлений на майбутніх космічних кораблях або супутниках, цей міні-атомний годинник може повністю змінити спосіб навігації космічного корабля в глибокому космосі.
«Кожен космічний корабель, який досліджує далекий космос, сьогодні покладається на навігацію, яка була здійснена на цьому місці, на Землі», - сказала заступник головного дослідника проекту Джилл Зойберт. Земні антени посилають сигнали космічному кораблю, які космічний корабель віддає відлунням назад. Вимірюючи час проходження сигналу в межах однієї мільярдної частки секунди, наземний атомний годинник у мережі Deep Space допомагає точно визначити місце розташування космічного корабля.
З новим атомним годинником у глибокому космосі «ми можемо перейти до того, що ми називаємо одностороннім відстеженням», сказала Зойберт. Космічний корабель буде використовувати такий годинник на борту, щоб виміряти час, необхідний для приходу сигналу стеження з Землі, без необхідності відправляти цей сигнал назад для вимірювання за допомогою наземного атомного годинника. Це дозволило б космічному кораблю самому оцінювати власну траєкторію.
Які переваги одностороннього відстеження?
Наявність космічного корабля, здатного відстежувати своє місце розташування, дозволило б йому направлятися через Сонячну систему без необхідності отримання інструкцій з Землі. «У такому місці, як Марс, час проходження сигналу в обидва кінці може становити від восьми до 40 хвилин», - говорить головний дослідник проекту Тодд Елі, який працює в Лабораторії реактивного руху НАСА. "На Юпітері це може бути... півтори години. На Сатурні, дві з половиною години.
За допомогою корабля, що дозволяє відстежувати себе самостійно, дослідники можуть виконувати більш спритні маневри і швидше реагувати на несподівані ситуації. "У довгостроковій перспективі я дуже радий... використовувати годинник з іншими навігаційними приладами для створення чогось схожого на космічний корабель з автоматичним керуванням ", - говорить Тодд Елі.
Що робить новий космічний годинник надійнішим за інших?
Новий атомний годинник показує час, використовуючи заряджені атоми ртуті або іони, в той час як годинники, що в даний час знаходяться на борту супутників Землі, використовують нейтральні атоми рубідію. Оскільки атоми ртуті в нових годинах мають електричний заряд, вони можуть бути захоплені електричними полями, які заважають їм взаємодіяти зі стінками їх контейнера - взаємодії, які в атомному годиннику GPS змушують атоми рубідію виходити з ритму.
Годинник супутників Землі вимагає двічі на день коригування з командного центру. Але новий атомний годинник набагато більш надійний у рівномірному відліку часу, тому виправлення не знадобляться так часто. «Якби у вас був атомний годинник у глибокому космосі, - каже Тодд Елі, - два рази на день міг би перетворитися на тижні, якщо не на місяці».