NASA는 우주 항공국이 언젠가 지구에 갇힌 시계에 의존하지 않고 우주를 통해 우주를 운전할 수 있기를 희망하는 새로운 초정밀 우주 기반 원자 시계를 켰다.
DSAC (Deep Space Atomic Clock)라고하며 작은 프레임에 갇힌 수은 이온의 거동을 측정하여 작동합니다. 6 월부터 궤도에 올랐지 만 8 월 23 일에 처음으로 성공적으로 활성화되었습니다. 전혀 화려하지는 않습니다. 4 조각 토스터의 크기와 전선으로 가득 찬 회색 상자, 항공 우주 엔지니어이자 Jill Seubert NASA의 프로젝트 리더 중 한 명은 Live Science에 말했다. 그러나 Suebert와 그녀의 동료들은 모든 우주선에 적재 할 수있을 정도로 작은 시계를 설계하고 지구상의 냉장고 크기의 사촌의 입력없이 깊은 우주에서 복잡한 기동을 유도 할 수있을 정도로 정확하도록 노력하고 있습니다.
공간이 넓고 비어 있기 때문에 길을 찾으려면 정확한 시계가 필요합니다. 위치 나 속도를 판단 할 수있는 랜드 마크가 거의 없으며 정확한 정보를 제공하기에는 너무 멀리 있습니다. 세 베르트는 배를 돌리거나 추진기를 발사하는 모든 결정은 세 가지 질문으로 시작한다고 말했다. 얼마나 빨리 움직입니까? 그리고 어떤 방향으로?
이러한 질문에 대답하는 가장 좋은 방법은 지구상의 무선 송신기 또는 우주를 통해 알려진 궤도 궤도를 따르는 GPS 위성과 같이 이미 알려진 답을 찾는 물체를 보는 것입니다. 지점 A에서 정확한 시간으로 빛의 속도로 신호를 보내고 지점 B에 도달하는 데 걸리는 시간을 측정합니다. A와 B 사이의 거리를 알려줍니다. 두 곳에서 더 많은 신호를 보냅니다. 점 B가 3 차원 공간에서 어디에 있는지 정확히 파악하기에 충분한 정보. (이것은 휴대 전화의 GPS 소프트웨어가 작동하는 방식입니다. 서로 다른 궤도 위성에 의해 방송되는 박자 표시의 미세한 차이를 지속적으로 확인합니다.)
우주를 탐색하기 위해 NASA는 현재 유사하지만 덜 정확한 시스템에 의존한다고 Seubert는 말했다. 원자 시계와 방송 장비의 대부분은 지구상에 있으며, 딥 스페이스 네트워크 (Deep Space Network)라고하는 것을 총체적으로 형성합니다. 따라서 NASA는 일반적으로 한 번에 세 가지 소스에서 우주선의 위치와 속도를 계산할 수 없습니다. 대신,이 기관은 지구와 우주선이 우주선의 방향과 위치를 고정시키기 위해 시간이 지남에 따라 공간을 통해 이동함에 따라 일련의 측정을 사용합니다.
우주선이 어디에 있는지 알기 위해서는 딥 스페이스 네트워크로부터 신호를 수신하고, 신호가 도착하는 데 걸리는 시간을 계산하고, 빛의 속도를 사용하여 거리를 결정해야합니다. " 신호 송신 및 신호 수신 시간을 가능한 한 정확하게 측정 할 수 있어야하며, 지상에서이 신호를 딥 스페이스 네트워크에서 전송할 때 매우 정확한 원자 시계가 있습니다. Seubert가 말했다. "지금까지 우리가 가지고있는 시계는 우주선을 비행하기에 충분히 작고 저전력으로, 초고속 오실레이터라고 불립니다. 이것은 완전히 잘못된 이름입니다. 그들은 매우 안정적이지 않습니다. 그들은 그 신호를 기록합니다. 시간을 받았지만 정확도는 매우 낮습니다. "
우주선에 탑재 된 위치 데이터는 매우 신뢰할 수 없기 때문에 추력을 켜거나 코스를 변경하는 등의 탐색 방법을 파악하는 것이 훨씬 더 복잡하고 지구상에서 수행해야합니다. 다시 말해, 지구상의 사람들은 수십만 또는 수백만 마일 떨어져있는 우주선을 운전하고 있습니다.
"하지만 원자 시계로 신호 수신 시간을 보드에 매우 정확하게 기록 할 수 있다면 우주선에서 모든 추적 데이터를 수집하고 컴퓨터와 라디오를 설계 할 수있는 기회가 생겼습니다." 그녀가 말했다.
NASA와 다른 우주 기관들은 전에 원자력 시계를 우주에 두었습니다. 우리의 전체 GPS 위성 함대는 원자 시계를 운반합니다. 그러나 대부분의 경우 장기 작업을하기에는 너무 부정확하고 다루기 힘들다고 Seubert 씨는 말했다. 우주의 환경은 지구의 연구소보다 훨씬 거칠다. 시계가 햇빛을 출입 할 때 온도가 변합니다. 방사선 수준이 오르 내립니다.
"우주 비행의 문제로 잘 알려져 있으며, 일반적으로 비슷한 성능을 가진 다른 방사 환경에서 작동 할 수있는 것으로 입증 된 방사선 경화 부품을 보냅니다."
그러나 방사선은 여전히 전자 장치의 작동 방식을 변화시킵니다. 이러한 변화는 원자 시계가 미끄러짐을 측정하는 데 사용하는 민감한 장비에 영향을 미쳐 부정확성을 유발할 수 있습니다. Seubert는 하루에 여러 번 공군이 GPS 위성의 시계에 수정 사항을 업로드하여 지상의 시계와 표류하는 것을 방지한다고 지적했다.
그녀는 DSAC의 목표는 모든 우주선에 설치할 수있을 정도로 휴대하기 쉽고 단순 할뿐만 아니라 지구 기반 팀의 지속적인 조정 없이도 우주에서 장기간 운영 할 수있는 시스템을 구축하는 것이라고 말했다.
세 베르트는 지구의 신호를 사용하여보다 정밀한 우주 항법을 가능하게하는 것 외에도,이 시계는 언젠가 먼 전초 기지의 우주 비행사가 지구의지도 장치와 마찬가지로 주변을 돌아 다닐 수있게 해줄 것이라고 말했다. DSAC 장치가 장착 된 작은 위성 집합은 지구 GPS 시스템 대신 작동하는 달 또는 화성 궤도를 돌 수 있으며이 네트워크는 하루에 여러 번 수정하지 않아도됩니다.
그녀는 DSAC 또는 이와 유사한 장치가 펄서 내비게이션 시스템에서 역할을 수행 할 수 있으며,이 시스템은 다른 별 시스템의 빛을 펄싱하는 것과 같은 타이밍을 추적하여 지구의 입력없이 우주선을 항해 할 수 있다고 말했다.
그러나 내년의 목표는이 첫 번째 DSAC가 지구와 궤도를 돌면서 올바르게 작동하는 것입니다.
"우리가해야 할 일은 본질적으로 해당 환경에서 올바르게 작동하도록 시계를 조정하는 방법을 배우는 것"이라고 Seubert는 말했습니다.
DSAC 승무원이 올해 장치를 조정하면서 배우는 교훈은 장거리 미션에서 비슷한 장치를 사용할 수 있도록 준비해야한다고 덧붙였다.
