据美国宇航局发布的消息,美国宇航局的太空原子钟已经正式开始为期一年的任务。
这台“烤面包机大小”的设备于今年6月份,搭载在一颗商业卫星上发射升空。(参见:美国宇航局计划将向深空发射原子钟)最终的任务目标是,深空原子钟将使美国宇航局能够以更高的精度,更有效地控制航天器。这次任务的目标只是测试,验证这样一个时钟是否能在太空中保持精确。
空间实验的目标是将深空原子钟放在一个运行中的航天器的背景下,包括影响时钟稳定性和精确度的各种因素,并观察其是否能达到预定设计水平:比现有的空间时钟稳定性高出几个数量级。
如今,航天器导航需要双向通信链路。美国宇航局从深空网络(DSN)的碟形天线向宇宙飞船发送信号,宇宙飞船将信号传回地球。该操作所花费的时间,以及由航天器运动引起的信号变化(称为多普勒频移)与地球原子钟的运动相比较,使科学家能够确定航天器的轨迹。只有这样,他们才能向飞船发送导航指令。
但是,如果使用一个非常精确的原子钟,就可以让科学家们在不首先发出信号的情况下测量多普勒频移和航天器的轨迹。 并且,基于单向通信的导航将提供许多好处。 对于遥远的深空任务,科学家们不需要等待他们的信号到达航天器并返回地球,以了解飞行器的位置。 他们可以在收到飞行器信号后立即开始跟踪。 根据2012年的任务摘要,它还将允许NASA用更少的DSN天线跟踪更多的航天器。
但是,一个非常精确的原子钟可以让科学家在不发送信号的情况下测量多普勒频移和航天器的轨道。而转向基于单向通信的导航将带来很多好处。对于遥远的任务,科学家们不需要等待他们的信号到达飞船并返回地球,就可以知道飞船在哪里,只要他们收到飞船的信号,他们就可以开始跟踪。根据2012年的任务总结,这也将使美国宇航局能够用更少的DSN天线跟踪更多的航天器。
深空原子钟(DSAC)由一个振荡电场组成,其频率约为汞原子在两个原子态之间振荡的频率。汞原子以精确的频率振荡,修正了振荡场提供的近似频率。这些精确的频率可用于计时,也可用于地球上的科学家测量信号的多普勒频移,以计算飞行器的轨道。
根据2012年的任务总结,最初,DSAC小组建议将时钟放在火星洞察号着陆器上。而现在,它正在一颗绕地球运行的商业卫星上。
这次任务将持续一年,之后科学家将分析结果。
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