你想過嗎?有朝一日,遨游太陽系可能會(huì)像搭乘公共汽車上班一樣容易——自動(dòng)駕駛宇宙飛船運(yùn)送宇航員穿越深空,類似GPS的定位系統(tǒng)將引導(dǎo)游客在其他行星和衛(wèi)星表面穿越各種地形。但要實(shí)現(xiàn)這些充滿未來感的導(dǎo)航計(jì)劃,航天器和衛(wèi)星需要配備計(jì)時(shí)精度極高的時(shí)鐘,這就是美國國家航空航天局(NASA)的深空原子鐘。
測(cè)量信號(hào)的往返時(shí)間,“深空網(wǎng)絡(luò)”的地面原子鐘可以幫助確定航天器的位置。這種導(dǎo)航方法意味著,無論太空探索任務(wù)在太陽系中行進(jìn)至何處,航天器仍然像一只被拴在地球上的風(fēng)箏,等待來自地球的行進(jìn)指令,才能繼續(xù)前行。但是有了深空原子鐘,“我們可以過渡到所謂的單向追蹤”。宇宙飛船將用其來測(cè)量追蹤信號(hào)從地球抵達(dá)飛船所需的時(shí)間,而無需將信號(hào)發(fā)回地面的原子鐘進(jìn)行測(cè)量,這將使航天器能夠判斷自己的軌道。
能自我定位、自主導(dǎo)航的航天器可以使宇航員在不需要接收地球指令的情況下,自行穿越太陽系。埃利說:“在火星這樣的地方,(追蹤信號(hào))往返時(shí)間為8—40分鐘;在木星,可能是一個(gè)半小時(shí);而在土星,則是兩個(gè)半小時(shí)。”
由于飛行器能自我定位,宇航員可以更加靈活地開展行動(dòng),更及時(shí)地對(duì)意外情況作出反應(yīng)。
在其他星球上,探測(cè)器可利用其攜帶的深空原子鐘來廣播帶有精確時(shí)間標(biāo)記的信號(hào),任何GPS地面接收器都可以利用這些信號(hào),通過三角測(cè)量法確定它的位置。另外,攜帶深空原子鐘的多個(gè)航天器可以圍繞火星運(yùn)行,創(chuàng)建出一個(gè)類似GPS的網(wǎng)絡(luò),為火星上的探測(cè)車和宇航員指示方向。
進(jìn)行為期一年的測(cè)試
這個(gè)原子鐘樣本從NASA位于美國佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射。研究人員將對(duì)其在近地軌道的表現(xiàn)進(jìn)行為期一年的監(jiān)測(cè),以測(cè)試這臺(tái)原子鐘在太空中的穩(wěn)定性及其一整年的運(yùn)行情況。埃利說:“我們的目標(biāo)是每天誤差為2納秒左右,或者不到2納秒。”
舒伯特表示,如果深空原子鐘在太空中試驗(yàn)的這一年進(jìn)展順利,那么它最早在本世紀(jì)30年代就可以開始執(zhí)行任務(wù),能為未來的單向?qū)Ш酱蚝没A(chǔ)。宇航員將可以用其在月球表面進(jìn)行導(dǎo)航,也可以安全地自主執(zhí)行任務(wù),前往火星以及更遠(yuǎn)的深空。減少與地球之間的通信——這將是航天器目前航行方式的巨大改進(jìn)。
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