Presná rádiová navigácia - pomocou rádiových frekvencií na určenie polohy - je životne dôležitá pre úspech všetkých misií zameraných na prieskum vesmíru. Na zlepšenie navigačnej technológie bude v rámci budúcej misie NASA lietať malá demonštračná misia s názvom Deep Space Atomic Clock (DSAC) s cieľom potvrdiť miniaturizované, ultra presné presné ortuťové iónové hodiny, ktoré sú 100-krát stabilnejšie ako dnešné najlepšie navigačné hodiny.
Misia je teraz pripravená na predbežné preskúmanie návrhu v roku 2013 a podľa plánu sa bude lietať ako hosťované užitočné zaťaženie kozmickej lode Iridium NEXT. Spustenie je stanovené na rok 2015.
NASA tvrdí, že demonštrácia DSAC spôsobí revolúciu v spôsobe vykonávania navigácie vo vesmíre tým, že umožní kozmickej lodi vypočítať svoje vlastné údaje o časovaní a navigácii v reálnom čase. Táto jednosmerná navigačná technológia by zlepšila súčasný dvojsmerný systém, v ktorom sa informácie odosielajú na Zem, čo by vyžadovalo, aby pozemný tím vypočítal načasovanie a navigáciu a potom ich preniesol späť do kozmickej lode. Schopnosť navigácie na palube v reálnom čase je kľúčom k zlepšeniu spôsobilosti agentúry NASA na vykonávanie časovo kritických udalostí, ako je napríklad planétové pristátie alebo planétový „prelet“, keď sú oneskorenia signálu príliš veľké na to, aby zem mohla počas udalosti interagovať s kozmickou loďou.
„Prijatie systému DSAC na budúcich misiách NASA zvýši množstvo navigačných a rádiologických údajov dvakrát až trikrát, zlepší kvalitu údajov až desaťkrát a zníži náklady na misie posunutím smerom k flexibilnejšej a rozšíriteľnejšej jednosmernej architektúre rádiovej navigácie,“ uviedol Todd Ely, hlavný riešiteľ demonštrácie technológie atómových hodín v hlbokom vesmíre v laboratóriu tryskového pohonu NASA v Pasadene v Kalifornii. Tento projekt je súčasťou programu demonštračných misií technológie NASA, ktorý riadi Marshall Space Flight Center v Huntsville, Ala., Pre kanceláriu NASA. hlavného technologa vo Washingtone.
Jednosmerná navigácia v hlbokom vesmíre, ktorú umožňuje systém DSAC, využíva existujúcu sieť Deep Space Network efektívnejšie ako súčasný obojsmerný systém, čím rozširuje kapacitu siete bez pridávania akýchkoľvek nových antén alebo súvisiacich nákladov. Je to dôležité, pretože budúce skúmanie vesmíru človekom si bude vyžadovať viac sledovania z siete kozmického priestoru, ako je možné v súčasnosti dosiahnuť so súčasným systémom.
"Demonštračná misia letectva v kozmickom reaktore Deep Space Atomic Clock posunie túto technológiu kvalifikovanú v laboratóriu k pripravenosti na let a sprístupní praktické atómové hodiny pre rôzne vesmírne misie," uviedla Ely.
Atomové hodiny na zemi sú už dlho základným kameňom väčšiny navigácie vo vesmírnych vozidlách, pretože poskytujú základné údaje potrebné na presné určenie polohy. DSAC dodá rovnakú stabilitu a presnosť pre kozmické lode skúmajúce slnečnú sústavu. Podobne ako moderné globálne systémy určovania polohy (GPS) používajú jednosmerné signály na umožnenie pozemných navigačných služieb, atómové hodiny v hlbokom vesmíre poskytnú podobnú schopnosť pri navigácii vo vesmíre - s takou extrémnou presnosťou, že sa od výskumných pracovníkov bude vyžadovať. starostlivo prihliadať na účinky relativity alebo relatívneho pohybu pozorovateľa a pozorovaného predmetu ovplyvnené gravitáciou, priestorom a časom. Napríklad hodiny v satelitoch založených na GPS musia byť opravené, aby sa zohľadnil tento účinok, alebo sa ich navigačné opravy začnú unášať.
V laboratórnom prostredí bola precíznosť atómových hodín Deep Space Atomic Clock vylepšená tak, aby umožňovala posun do jednej nanosekundy za 10 dní kvôli práci inžinierov NASA v spoločnosti JPL. Za posledných 20 rokov neustále vylepšujú a miniaturizujú atómové hodiny ortuťových iónov a pripravujú ich na prevádzku v drsnom prostredí hlbokého vesmíru.
Aktualizované hodiny sú miniatúrne atómové ortuťové iónové zariadenia, ktoré tím DSAC bude lietať ako užitočné zaťaženie na orbite Zeme v jednoročnom experimente, aby sa potvrdila jeho prevádzkyschopnosť v priestore a jeho užitočnosť pre jednosmernú navigáciu.
"Možné využitie DSAC pri budúcej misii by bolo v nadväznosti na prieskumný orbiter na Marse," uviedla Ely. V marci 2005 sa na Mars objavil Orbiter NASA Mars Reconnaissance Orbiter na misii, ktorej súčasťou bolo hľadanie ďalších informácií o distribúcii a histórii vody z Marsu - zamrznutej, tekutej alebo vodnej pary. Obežná dráha ukončila svoju primárnu vedeckú fázu v roku 2008 a naďalej pracuje v rozšírenej misii. Atómové hodiny sú najpresnejšou známou metódou merania času a používajú sa ako primárny štandard pre medzinárodné distribučné služby času - na riadenie frekvencie televízneho vysielania av globálnych navigačných satelitných systémoch, ako je napríklad globálny pozičný systém.
Viac informácií nájdete na webovej stránke DSAC.
Zdroj: Marshall Space Flight Center
