NASA įjungė naują, ypač tikslų, kosminiu būdu sukurtą atominį laikrodį, kurį agentūra tikisi, vieną dieną padės kosminiams laivams nuvažiuoti per gilią kosmosą, nepasikliaujant žemės paviršiaus laikrodžiais.
Jis vadinamas Deep Space Atomic Clock (DSAC) ir veikia matuojant gyvsidabrio jonų, įstrigusių jo mažame rėme, elgesį. Orbita jau buvo nuo birželio mėnesio, tačiau pirmą kartą buvo sėkmingai suaktyvinta rugpjūčio 23 d. Tai visai nėra žvali - tiesiog pilka dėžutė, maždaug keturių riekelių skrudintuvo dydžio ir pilna laidų, pasakoja Jill Seubert, kosmoso inžinierius ir vienas projekto lyderių NASA, pasakojo „Live Science“. Tačiau ta maža reikšmė yra taškas: Suebert ir jos kolegos siekia sukonstruoti pakankamai mažą laikrodį, kurį būtų galima įkelti į bet kurį erdvėlaivį, ir pakankamai tikslų, kad nukreiptų sudėtingus manevrus gilioje erdvėje be jokių šaldytuvo dydžio pusbrolių įvesties Žemėje.
Jums reikia tikslaus laikrodžio, kad surastumėte kelią aplink kosmosą, nes jis didelis ir tuščias. Yra keletas orientyrų, pagal kuriuos galima įvertinti jūsų padėtį ar greitį, ir dauguma jų yra per toli, kad galėtumėte pateikti tikslią informaciją. Taigi, Seuberto teigimu, kiekvienas sprendimas apversti laivą ar sudeginti jo variklius prasideda trimis klausimais: kur aš esu? Kaip greitai juda? O kuria linkme?
Geriausias būdas atsakyti į tuos klausimus yra pažvelgti į objektus, į kuriuos atsakymai jau žinomi, pavyzdžiui, radijo siųstuvus Žemėje arba GPS palydovus, einančius po žinomus orbitos takus per kosmosą. Išsiųskite signalą šviesos greičiu tiksliai nurodytu laiku taške A ir išmatuokite, kiek laiko reikia nuvykti iki taško B. Tai rodo atstumą tarp A ir B. Atsiųskite dar du signalus iš dar dviejų vietų, ir jūs turėsite pakankamai informacijos, kad tiksliai išsiaiškintumėte, kur taškas B yra trimatėje erdvėje. (Štai kaip veikia jūsų telefono GPS programinė įranga: nuolat tikrindami skirtingų orbitų palydovų skleidžiamų parašų minutinius skirtumus.)
Navigacijai kosmose NASA šiuo metu naudojasi panašia, bet ne tokia tikslia sistema, sakė Seubertas. Didžioji dalis atominių laikrodžių ir transliavimo įrangos yra Žemėje, ir jie kartu sudaro tai, kas vadinama „Deep Space Network“. Taigi NASA paprastai negali apskaičiuoti erdvėlaivio padėties ir greičio iš trijų šaltinių vienu ypu. Vietoj to, agentūra naudoja daugybę matavimų, nes tiek Žemė, tiek erdvėlaivis bėgant laikui juda per kosmosą, kad išsiaiškintų erdvėlaivio kryptį ir padėtį.
Kad erdvėlaivis žinotų, kur jis yra, jis turi priimti signalą iš „Deep Space Network“, apskaičiuoti laiką, per kurį signalas atkeliavo, ir naudoti šviesos greitį atstumui nustatyti. “Norėdami tai padaryti labai tiksliai, jūs turime sugebėti kiek įmanoma tiksliau išmatuoti tuos laikus - signalo ir signalo gavimo laiką. Ir kai mes siunčiame šiuos signalus iš savo giluminio kosmoso tinklo, turime atominius laikrodžius, kurie yra labai tikslūs. ir tikslus “, - sakė Seubertas. "Iki šiol mūsų turimi laikrodžiai yra pakankamai maži ir mažai galingi, kad galėtų skraidyti erdvėlaivyje. Jie yra vadinami ultragarsiniais osciliatoriais, o tai yra visiškas netinkamas skelbimas. Jie nėra ultradetalūs. Jie įrašo tą signalą - gautas laikas, tačiau tai labai mažas tikslumas “.
Kadangi vietos duomenys erdvėlaivyje yra tokie nepatikimi, išsiaiškinti, kaip plaukti - pavyzdžiui, kada įjungti stūmiklį ar pakeisti trasą - yra daug sudėtingiau ir tai reikia padaryti Žemėje. Kitaip tariant, žmonės Žemėje vairuoja erdvėlaivį iš šimtų tūkstančių ar milijonų mylių.
"Bet jei jūs labai tiksliai galėtumėte tą signalą, gautą laive, įrašyti naudodami atominį laikrodį, dabar jūs turite galimybę surinkti visus šiuos stebėjimo duomenis laive ir suprojektuoti savo kompiuterį ir radiją taip, kad erdvėlaivis galėtų vairuoti pats". Ji pasakė.
NASA ir kitos kosmoso agentūros anksčiau į kosmosą buvo įdėjusios atominius laikrodžius. Visas mūsų GPS palydovų parkas turi atominius laikrodžius. Tačiau didžiąja dalimi jie yra pernelyg netikslūs ir sunkūs ilgalaikiam darbui, sakė Seubertas. Aplinka kosmose yra daug šiurkštesnė nei Žemės laboratorijoje. Temperatūra keičiasi laikrodžiams pereinant ir išeinant iš saulės šviesos. Spinduliuotės lygis kyla aukštyn ir žemyn.
„Tai yra gerai žinoma skraidymo iš kosmoso problema, ir mes dažniausiai siunčiame su radiacija užgrūdintas dalis, kurias mes pademonstravome, kad jos gali veikti skirtingose radiacijos vietose su panašiais pasirodymais“, - sakė ji.
Bet radiacija vis tiek keičia elektronikos veikimo principą. Ir šie pokyčiai daro įtaką jautriems įrenginių atominiams laikrodžiams, kuriais matuojamas laikas, praleidžiantis laiką, grasindami, kad atsiras netikslumų. Kelis kartus per dieną, pažymėjo Seubertas, karinės oro pajėgos įkelia GPS palydovų laikrodžių pataisas, kad jos nesitrauktų nuo sinchronizacijos su žemės laikrodžiais.
Jos teigimu, DSAC tikslas yra sukurti sistemą, kuri būtų ne tik nešiojama ir pakankamai paprasta, kad ją būtų galima įdiegti į bet kurį erdvėlaivį, bet ir pakankamai tvirta, kad galėtų veikti kosmose ilgą laiką nereikalaujant nuolatinių pakeitimų iš Žemės esančių komandų.
Be to, kad būtų galima tiksliau naršyti gilumoje kosmose naudojant žemiškus signalus, toks laikrodis vieną dieną gali leisti astronautams, esantiems tolimose nuolaidose, apsilankyti taip, kaip mes darome su savo žemėlapių įrenginiais Žemėje, sakė Seubertas. Nedidelis palydovų, aprūpintų DSAC prietaisais, parkas galėtų skrieti aplink Mėnulį ar Marsą, veikdamas vietoje žemiškų GPS sistemų, ir šiam tinklui nereikėtų taisyti kelis kartus per dieną.
Anot jos, DSAC ar panašūs įrenginiai gali vaidinti svarbų vaidmenį navigacijos sistemose „pulsar“, kurios sektų laiką, pavyzdžiui, šviesos sklidimą iš kitų žvaigždžių sistemų, kad erdvėlaiviai galėtų plaukti be jokio Žemės įėjimo.
Tačiau ateinantiems metams siekiama, kad šis pirmasis DSAC tinkamai veiktų, nes jis skrieja aplink Žemę.
„Ką mes turime padaryti, tai iš esmės išmokti suderinti laikrodį, kad jis tinkamai veiktų toje aplinkoje“, - teigė Seubertas.
Pamokos, kurias šiemet išmoksta DSAC įgula, derindamos įrenginį, turėtų paruošti juos naudoti panašius prietaisus didesnio nuotolio misijose kelyje “, - pridūrė ji.
