昨日の早朝、NASAはSpaceX Falcon Heavyロケットを軌道に投入し、科学ミッションの寄せ集めを搭載しました。 最も興味深いペイロードの1つは時計で、惑星を一周すると約1年にわたって動き続けます。 しかし、これは普通の時計ではありません。DeepSpace Atomic Clockは、将来、深宇宙のナビゲーションをはるかに簡単にする技術です。
Space.comのKasandra Brabawは、宇宙に送られたほとんどの探査機は、光速で移動する電波を介して地球から追跡されていると報告しています。 地球から信号が送信され、すぐにミッション制御に戻り、プローブのハンドラーは信号が到達するまでにかかった時間に基づいて正確な位置を計算できます。 このプロセスは、NASAのDeep Space Networkに依存しています。DeepSpace Networkは、常に大量の空間トラフィックしか処理できない無線アンテナの配列です。
プローブのクロックが安定しており、独自のコースを作成できるほど正確である場合、そのナビゲーションの一部を自律的に行うことができると、BBCのジョナサンアモスは報告しています。
「自律型の機内ナビゲーションは、宇宙船が地球上のナビゲーターからの指示が送られるのを待たずにリアルタイムで独自のナビゲーションを実行できることを意味します。」 「自動運転」宇宙船は、火星に人間を置く重要な部分でもあります。 「そして、この機能により、人間が乗船した宇宙船は、経路の不確実性が低くなり、着陸地点に安全に配送できます。」
しかし、最高のロレックスでさえ、スペースでそれをカットしません。 水晶振動子は、電流が流れると通常の周波数で振動するため、時計で時間を追跡するために使用されています。 彼らは仕事のために立ち上がったり電車に乗ることに関しては十分に正確ですが、彼らは深宇宙でナビゲートするのに十分なほど正確ではありません。 6週間にわたって1ミリ秒を失う可能性があり、これは宇宙探査機にとって悲惨なことです。
コスモスを飛行するのに必要な10億分の1秒の精度を得るには、原子時計が必要です。原子時計は、特定の原子の振動に合わせて水晶振動子を訓練するガジェットです。 これらの原子の周りの電子は、明確なエネルギーレベルまたは軌道を占めており、次のエネルギーレベルにジャンプするには、電気の正確な衝撃が必要です。 「これらの軌道間のエネルギー差が非常に正確で安定した値であるという事実は、原子時計の重要な要素です」と、NASAのジェット推進研究所の原子時計物理学者であるエリック・バートはプレスリリースで述べています。 「原子時計が機械式時計を超えるパフォーマンスレベルに到達できる理由です。」
原子時計では、電子を新しいエネルギーレベルにポップするために必要なエネルギーに合わせて、水晶発振器の周波数が微調整されます。 クォーツが正しい周波数で振動すると、電子は次のエネルギーレベルにジャンプします。 そうでない場合、クロックは周波数がオフであることを認識し、数秒ごとに発生するプロセスである自分自身を修正できます。
現在、ほとんどの地上原子時計は冷蔵庫のサイズです。 NASAのエンジニアがほぼ20年間いじっていたDeep Space Atomic Clockに入ります。 トースター程度のサイズのガジェットは、荷電水銀イオンを使用して水晶振動子を維持し、4日間で約1ナノ秒しか失わない。 時計が1秒ずれるのに約1000万年かかり、GPS衛星航法で使用される正確な時計の約50倍の安定性が得られます。
現在、時計は低地球軌道にあり、4〜7週間で起動します。 3週間から4週間の運用後、研究者はその予備性能を分析し、約1年間惑星を一周した後、宇宙でどの程度うまく機能するかについて最終的な判断を下します。
NASAの声明によると、クロックが十分に安定している場合、2030年代までに宇宙船に出現し始める可能性があります。 このバージョンが生き残るかどうかにかかわらず、原子時計または同様の技術は、他の世界への将来の宇宙ミッションで重要になります。
「Deep Space Atomic Clockは、ローカルだけでなく他の惑星でもナビゲーションを支援する機能を備えています」とBurt氏は言います。 「それを考える1つの方法は、あたかも他の惑星でGPSを持っているかのようです。」
クロックで軌道に乗った他の実験には、高性能で無毒の宇宙燃料を使用するシステムをテストしているグリーン推進剤注入ミッション、帯電した層の泡を調べる強化タンデムビーコン実験が含まれますGPS信号に干渉することがある地球大気の
