В пространстве точное время хронометража несет важное значение для навигации. Однако многие космические аппараты не располагают точными часами на борту. В течение 20 лет Лаборатория реактивного движение НАСА (Пасадена, Калифорния) продолжает улучшать часы. Речь идет об атомных часах для глубокого космоса (Deep Space Atomic Clock – DSAC).
Сейчас большинство миссий вынуждены полагаться на наземные антенны в сочетании с атомными часами. Земные антенны отправляют узко сфокусированные сигналы на космический аппарат и дожидаются его возврата. НАСА использует разницу во времени между отбытием и прибытием, чтобы рассчитать локацию, скорость и путь корабля.
Это надежный метод, но его эффективность можно значительно повысить. К примеру, станция должна ждать возврата сигнала, поэтому способна отслеживать по кораблю за раз. В свою очередь космический корабль также вынужден ожидать, пока к нему доберется сигнал, и не может самостоятельно принять решение на месте.
Навигация в глубоком космосе нуждается в измерении огромных дистанций с точностью до метра и меньше. Радиосигналы перемещаются со скоростью света, поэтому приходится ориентироваться на наносекунды. Атомные часы справляются с такой задачей регулярно на Земле. Теперь с помощью DSAC мы переходим в космос.
Цель проекта DSAC – обеспечить точный сбор времени для будущих миссий НАСА. С новой технологией космическому кораблю не придется ориентироваться на двухстороннее отслеживание, что значительно увеличит эффективность и автономность. Кроме того, нововведение позволит наземным станциям отслеживать сразу несколько спутников возле переполненных районов, вроде Марса.
DSAC – продвинутый прототип небольших маломассивных атомных часов, основанный на технологии ртутной ионной ловушки. В наземных станциях атомные часы по размеру напоминают холодильник. DSAC же достигает параметров тостера и может приобретать меньшую форму в будущем.
На орбите DSAC сможет использовать навигационные сигналы от американского GPS. Демонстрация должна подтвердить, что часы показывают точность времени до двух наносекунд в течение дня. В случае успеха будущие миссии смогут использовать новую технологию. Наземные испытания показывают, что DSAC будет в 50 раз более стабильным, чем современные атомные часы на GPS.