Atomové hodiny v hlubokém vesmíru - Deep Space Atomic Clock

Deep Space Atomic Clock (DSAC)
Deep Space Atomic Clock-DSAC.jpg
Miniaturizované atomové hodiny Deep Space byly navrženy pro přesnou navigaci v hlubokém vesmíru v reálném čase.
Typ miseNavigační pomůcka v hlubokém vesmíru, gravitace a okultní věda
OperátorLaboratoř tryskového pohonu / NASA
ID COSPARU2019-036C
SATCAT Ne.44341
webová stránkawww.nasa.gov/mise_strany/ tdm/hodiny/index.html
Trvání mise1 rok (plánováno) [1]
Vlastnosti kosmické lodi
Kosmická loďOrbitální testovací lůžko (OTB)
VýrobceObecné elektromagnetické systémy pro atomovou energii
Hmotnost užitečného zatížení17,5 kg
Rozměry29 × 26 × 23 cm
(11 × 10 × 9 palců)
Napájení44 wattů
Začátek mise
Datum spuštění25. června 2019, 06:30:00 UTC [2]
RaketaFalcon Heavy
Spusťte webKSC, LC-39A
DodavatelSpaceX
Vstoupil do služby23. srpna 2019
Orbitální parametry
Referenční systémGeocentrická oběžná dráha
RežimNízká oběžná dráha Země
Epocha25. června 2019
 

The Atomové hodiny v hlubokém vesmíru (DSAC) je miniaturizovaný, velmi přesný iont rtuti atomové hodiny přesně radionavigace v hlubokém vesmíru. Je řádově stabilnější než stávající navigační hodiny a byl vylepšen, aby omezil drift ne více než 1 nanosekundu do 10 dnů.[3] Očekává se, že DSAC by nevznikl více než 1 mikrosekunda chyby za 10 let provozu.[4] Očekává se, že zlepší přesnost navigace v hlubokém vesmíru a umožní efektivnější využití sledovacích sítí. Projekt řídí NASA Laboratoř tryskového pohonu a byl nasazen jako součást Americké letectvo je Program vesmírných zkoušek 2 (STP-2) mise na palubě a SpaceX Falcon Heavy raketa dne 25. června 2019.[2]

Atomové hodiny ve vesmíru byly aktivovány 23. srpna 2019.[5] Od června 2020 rozšířila NASA misi DSAC do srpna 2021.[6]

Přehled

Současné pozemské atomové hodiny jsou základem navigace v hlubokém vesmíru, jsou však příliš velké na to, aby je bylo možné letět ve vesmíru. To má za následek sledování dat, která jsou shromažďována a zpracovávána zde na Zemi (obousměrný odkaz) pro většinu aplikací pro navigaci v hlubokém vesmíru.[4] Atomové hodiny Deep Space (DSAC) jsou miniaturizované a stabilní rtuť iontové atomové hodiny, které jsou stejně stabilní jako pozemní hodiny.[4] Tato technologie by mohla umožnit autonomní radionavigaci pro časově kritické události kosmické lodi, jako je vložení nebo přistání na oběžné dráze, a slibovat nové úspory nákladů na provozní operace.[3] Očekává se zlepšení přesnosti navigace v hlubokém vesmíru, umožnění efektivnějšího využívání sledovacích sítí a výrazné snížení operací pozemní podpory.[3][7]

Mezi jeho aplikace v hlubokém vesmíru patří:[4]

  • Současně sledujte dvě kosmické lodě na sestupném směru s Deep Space Network (DSN).
  • Vylepšete přesnost sledování dat o řád pomocí DSN Ka-band schopnost sledování downlinku.
  • Zmírnit Ka-band Citlivost na počasí (ve srovnání s obousměrným Pásmo X. ) tím, že můžete přepnout z přijímací antény ovlivněné počasím na jinou na jiném místě bez výpadků sledování.
  • Sledujte déle pomocí celé doby sledování pozemské antény. U Jupiteru to přináší 10–15% nárůst sledování; na Saturnu roste na 15–25%, přičemž procento se zvyšuje, čím dál vesmírná loď cestuje.
  • Provádějte nové objevy jako rádiový vědecký nástroj schopný pásma Ka s desetinásobným zlepšením přesnosti dat pro oba gravitace a okultní věda a dodávat více dat díky provozní flexibilitě jednosměrného sledování.
  • Prozkoumejte hluboký vesmír jako klíčový prvek autonomního navigačního systému v reálném čase, který sleduje jednosměrné rádiové signály na uplinku a spolu s optická navigace, poskytuje robustní absolutní a relativní navigaci.
  • Základní pro lidské průzkumníky vyžadující navigační data v reálném čase.

Princip a vývoj

Více než 20 let, inženýři v NASA Laboratoř tryskového pohonu neustále vylepšují a miniaturizují atomové hodiny pastí rtuti a iontů.[3] Technologie DSAC využívá vlastnost iontů rtuti hyperjemný přechod frekvence 40,50 GHz efektivně „řídit“ frekvenční výstup a křemenný oscilátor na téměř konstantní hodnotu. DSAC to dělá tím, že omezuje ionty rtuti s elektrickými poli v pasti a chrání je pomocí magnetických polí a stínění.[4][8]

Jeho vývoj zahrnuje zkušební let v nízká oběžná dráha Země,[9] při používání GPS signály prokázat přesné stanovení oběžné dráhy a potvrdit její výkon v systému Windows radionavigace.

Rozvinutí

Letová jednotka je hostována - spolu s dalšími čtyřmi užitečnými zatíženími - na letišti Orbitální testovací postel (OTB) satelit poskytl Obecné elektromagnetické systémy pro atomovou energii pomocí satelitní sběrnice Swift.[10][11] Byl nasazen jako sekundární kosmická loď během letectva USA Program vesmírných zkoušek 2 (STP-2) mise na palubě a SpaceX Falcon Heavy raketa dne 25. června 2019.[2]

Reference

  1. ^ „Deep Space Atomic Clock (DSAC)“. Ředitelství mise vesmírných technologií NASA. Citováno 10. prosince 2018. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  2. ^ A b C Sempsrott, Danielle (25. června 2019). „NASA nasazuje atomové hodiny do hlubokého vesmíru“. NASA. Citováno 29. června 2020. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  3. ^ A b C d Boen, Brooke (16. ledna 2015). „Deep Space Atomic Clock (DSAC)“. NASA /JPL -Caltech. Citováno 28. října 2015. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  4. ^ A b C d E „Deep Space Atomic Clock“ (PDF). NASA. 2014. Citováno 27. října 2015. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  5. ^ Samuelson, Anelle (26. srpna 2019). „NASA aktivuje atomové hodiny v hlubokém vesmíru“. NASA. Citováno 26. srpna 2019. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  6. ^ „NASA rozšiřuje misi atomových hodin v hlubokém vesmíru“. NASA / JPL-Caltech. 24. června 2020. Citováno 29. června 2020. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  7. ^ "NASA testuje atomové hodiny, aby vesmírné mise byly včas". Gizmag. 30.dubna 2015. Citováno 28. října 2015.
  8. ^ „DSAC (Deep Space Atomic Clock)“. NASA. Zdroje pro pozorování Země. 2014. Citováno 28. října 2015. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  9. ^ David, Leonard (13. dubna 2016). „Kosmická loď poháněná„ zeleným “pohonem bude vypuštěna v roce 2017“. ProfoundSpace.org. Citováno 15. dubna 2016.
  10. ^ Společnost General Atomics dokončila testování satelitu orbitálního zkušebního zařízení připraveného k zahájení. General Atomics Electromagnetic Systems, tisková zpráva ze dne 3. dubna 2018.
  11. ^ OTB: Mise. Satelitní technologie Surrey. Zpřístupněno 10. prosince 2018.

externí odkazy