大发奔驰宝马手机版:每1000萬年僅1秒偏差,深空原子鐘讓航天器自主導航-国际新闻视频

作者:大发奔驰宝马手机版发布时间:2019年06月26日 8:12  【字号:      】

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由於飛行器能自我定位┊♂⊿,宇航員可以更加靈活地開展行動?,更及時地對意外情況作出反應☆♂。在其他星球上◇△⌒,探測器可利用其攜帶的深空原子鐘來廣播帶有精確時間標記的信號☆☆,任何GPS地面接收器都可以利用這些信號〇,通過三角測量法確定它的位置♂⌒△。另外∟,攜帶深空原子鐘的多個航天器可以圍繞火星運行┊,創建出一個類似GPS的網絡◇♂,為火星上的探測車和宇航員指示方向◇。

GPS衛星時鐘需要地球上的指揮中心每天進行兩次修正?♂◇,但新的原子鐘更加可靠□⊙,不需要頻繁修正□☆∴。埃利說:「如果你有深空原子鐘?▽◇,那麼每天兩次(修正)可能會變成數周一次△♀⊿,甚至數月一次∟∵﹡。」

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新原子鐘為何這麼靠譜據悉♂,NASA的深空原子鐘對每一秒計量的一致程度大約是GPS衛星上原子鐘的50倍——也就是每1000萬年才會出現1秒鐘的偏差□,與NASA「深空網絡」所使用的地面原子鐘的精度相當∵∵。地面原子鐘利用無線電天線與整個太陽系的航天任務進行通信┊。但與那些冰箱大小的原子鐘不同﹡◇,烤麵包機大小的深空原子鐘更小∵∵,可以搭載在航天器上∟。

據英國《科學新聞》周刊網站近日報道〇♀,一個深空原子鐘樣本於24日試飛⊿♂,有望成為有史以來最穩定的太空原子鐘□。該項目首席研究員、NASA噴氣推進實驗室的伊爾·舒伯特在新聞發佈會上說π,這種迷你原子鐘將安裝在未來的宇宙飛船或衛星上♂,可能「徹底改變我們的航天器在深空的導航方式」◇。

來源:科技日報你想過嗎△?有朝一日∟,遨遊太陽系可能會像搭乘公共汽車上班一樣容易——自動駕駛宇宙飛船運送宇航員穿越深空♂,類似GPS的定位系統將引導遊客在其他行星和衛星表面穿越各種地形↑ππ。但要實現這些充滿未來感的導航計劃▽,航天器和衛星需要配備計時精度極高的時鐘∟,這就是美國國家航空航天局(NASA)的深空原子鐘∟↑。

能自我定位、自主導航的航天器可以使宇航員在不需要接收地球指令的情況下π,自行穿越太陽系?▽。埃利說:「在火星這樣的地方π〇π,(追蹤信號)往返時間為8—40分鐘;在木星♂〇▽,可能是一個半小時;而在土星∴▽?,則是兩個半小時∴π。」

從雙向中繼變單嚮導航那麼〇□∟,深空原子鐘最大的作用是什麼⊿∵π?研究人員稱∵,主要是幫助航天器實現自主導航∟┊。舒伯特說:「今天探索深空的每一台航天器都依賴在地球上進行的導航操作〇♀。」

進行為期一年的測試這個原子鐘樣本從NASA位於美國佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發射π◇♀。研究人員將對其在近地軌道的表現進行為期一年的監測∟,以測試這台原子鐘在太空中的穩定性及其一整年的運行情況□┊♂。埃利說:「我們的目標是每天誤差為2納秒左右∟〇◇,或者不到2納秒∴。」

他解釋道∟,地面天線通過雙向中繼系統(two-way relay system)向航天器發送信號∵〇∟,然後航天器把信號發射回來⊙▽。通過測量信號的往返時間〇〇,「深空網絡」的地面原子鐘可以幫助確定航天器的位置┊⊿。這種導航方法意味着▽?,無論太空探索任務在太陽系中行進至何處﹡∵?,航天器仍然像一隻被拴在地球上的風箏⌒▽↑,等待來自地球的行進指令〇♀△,才能繼續前行〇。但是有了深空原子鐘⊙⊿,「我們可以過渡到所謂的單向追蹤」♂。宇宙飛船將用其來測量追蹤信號從地球抵達飛船所需的時間◇◇♂,而無需將信號發回地面的原子鐘進行測量↑┊,這將使航天器能夠判斷自己的軌道△。

舒伯特表示∟,如果深空原子鐘在太空中試驗的這一年進展順利∵,那麼它最早在本世紀30年代就可以開始執行任務﹡↑,能為未來的單嚮導航打好基礎〇♂↑。宇航員將可以用其在月球表面進行導航∵△┊,也可以安全地自主執行任務⊿□,前往火星以及更遠的深空┊。減少與地球之間的通信——這將是航天器目前航行方式的巨大改進⊿◇。

新原子鐘為何這麼可靠呢△?該項目研究員、NASA噴氣推進實驗室的托德·埃利解釋說♂,這種新的原子鐘利用帶電的汞原子或離子來計時△♀⊙,而目前地球GPS衛星上的原子鐘則使用中性的銣原子來計時⊙┊?。由於深空原子鐘內部的汞原子帶有電荷∴,它們會被困在電場中﹡〇↑,因而無法與其容器壁相互作用;相比之下∟┊,GPS原子鐘內部的這種相互作用會導致銣原子失去節奏◇△?。

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