NASA готовит компактные атомные часы для создания системы навигации в дальнем космосе

Специалисты НАСА собираются отправить в космос новые атомные часы, которые предназначены для создания новой системы навигации в дальнем космическом пространстве. В настоящее время разработкой и созданием этих часов занимаются исследователи из Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) в Пасадене, Калифорния. Часы Deep Space Atomic Clock на ртутных ионах, DSAC, предположительно отправятся в космос в 2015 году на борту орбитального спутника миссии Technology Demonstration Missions (TDM). 

В течение одного года, пока эти часы будут находиться на орбите, ученые будут исследовать то, как себя ведут атомные часы в жестких условиях космоса и сулит ли вообще их применение какие-либо перспективы для космической навигации.

В настоящее время для обеспечения работы системы космической навигации НАСА используют суперточные атомные часы, находящиеся на Земле. Наземная станция посылает в сторону космического аппарата радосигнал, заключающий в себе метки времени. Отразившись от космического аппарата, этот сигнал возвращается к Земле и принимается наземной станцией. Используя атомные часы и метки времени радиосигнала, ученые вычисляют время сигнала в пути, вычисляют расстояние до космического аппарата и узнают его местоположение.

Большие расстояния в космосе обуславливают большие задержки распространения радиосигналов, которые подвергаются влиянию помех, искажениям, вызываемым разницей в относительных скоростях движения приемника и передатчика и многими другими факторами. Поэтому НАСА собираются оснастить космические аппараты в дальнем космосе своими собственными атомными часами, с помощью которых корабль будет передавать свой собственный радиосигнал, снабженный метками времени. Таким образом время нахождения радиосигнала в пути будет сокращено в два раза. Помимо этого, космический аппарат с атомными часами на борту сможет принять временной радиосигнал с Земли, самостоятельно вычислить свое местоположение и выполнить маневры, не дожидаясь команд из центра управления.

Новые атомные часы, разрабатываемые в JPL, будут достаточно точны, что бы можно было компенсировать искажения, производимые искривлениями гравитационных полей и эффектами искажения времени в результате релятивистского движения. Находящийся в лаборатории опытный прототип космических атомных часов ошибается на одну миллионную долю секунды в каждые 10 дней. По сравнению с лучшими образцами атомных часов на Земле, такая точность является весьма низкой, но специалистам JPL пришлось пойти на компромисс, что бы добиться компактности созданного устройства. Стоит отметить, что данные атомные часы являются самыми компактными и более легкими, чем любые подобные устройства, когда-либо созданные людьми.

НАСА изначально планировали отправить новые атомные часы в космос на борту спутника Iridium NEXT, который отправиться на орбиту в этом году. Но в настоящий момент произошло перераспределение приоритетов полезного груза указанного спутника, места для часов там не осталось. Представители НАСА сейчас ищут другой подходящий космический аппарат, который сможет стать временным "домом" атомных часов, и согласно планам, отправка часов в космос должна произойти не позднее 2015 года.