Tarkka radionavigointi - radiotaajuuksien käyttäminen paikan määrittämiseen - on elintärkeä kaikkien syväavaruuden tutkimusmatkojen onnistumiselle. Navigointitekniikan parantamiseksi pieni osa demonstraatio-operaatiota, nimeltään Deep Space Atomic Clock (DSAC), lentää osana tulevaa NASA-operaatiota validoimaan miniatyyrisoitu, erittäin tarkka elohopea-ioniatomikellon kello, joka on 100 kertaa vakaampi kuin nykyään. parhaat navigointikellot.
Operaatiota valmistellaan nyt alustavaan suunnittelukatsaukseen vuonna 2013, ja sen on määrä lentää isännöidynä hyötykuormana Iridium NEXT -aluksilla. Käynnistys on asetettu vuodelle 2015.
NASA: n mukaan DSAC-demonstraatio mullistaa tavanomaisen navigoinnin tapaa mahdollistamalla avaruusaluksen laskea omat ajoitus- ja navigointitiedot reaaliajassa. Tämä yksisuuntainen navigointitekniikka parantaisi nykyistä kaksisuuntaista järjestelmää, jossa tiedot lähetetään Maahan, edellyttäen, että maajoukkue laskee ajoituksen ja navigoinnin ja siirtää sen sitten takaisin avaruusalukseen. Reaaliaikainen, laivalla tapahtuva navigointikyky on avain parannettaessa NASA: n kykyä suorittaa aikakriittisiä tapahtumia, kuten planeetan lasku tai planeetta ”flyby”, kun signaalin viiveet ovat liian suuret, jotta maa voi olla vuorovaikutuksessa avaruusaluksen kanssa tapahtuman aikana.
"DSAC: n käyttöönotto tulevissa NASA-operaatioissa lisää navigoinnin ja radiotieteen tietomäärää kahdesta kolmeen kertaan, parantaa tiedon laatua jopa 10-kertaisesti ja vähentää operaatioiden kustannuksia siirtymällä kohti joustavampaa ja laajennettavissa olevaa yksisuuntaista radionavigointiarkkitehtuuria", sanoi Todd Ely, syvän avaruuden atomikellojen demonstroinnin päätutkija NASA: n jet-propulsiolaboratoriossa Pasadenassa, Kalifornia. Projekti on osa NASA: n teknologian demonstrointioperaatioiden ohjelmaa, jota hallinnoi Marshallin avaruuslentokeskus Huntsvillessa, Alassa, NASAn toimistolle. Washingtonin pääteknologi.
DSAC: n mahdollistama yksisuuntainen syvän tilan navigointi käyttää nykyistä syvän avaruuden verkkoa nykyistä kaksisuuntaista järjestelmää tehokkaammin, ja siten laajentaa verkon kapasiteettia lisäämättä uusia antenneja tai niihin liittyviä kustannuksia. Tämä on tärkeää, koska tulevaisuuden ihmisen suorittama syvän avaruuden etsintä vaatii enemmän seurantaa syvän avaruuden verkosta kuin mitä nykyisellä järjestelmällä voidaan toimittaa.
"Syvän avaruuden atomikellojen lentotoimintaoperaatio vie tämän laboratoriokelpoisen tekniikan lentovalmiuteen ja antaa käytännöllisen atomikellon käytettäväksi monissa avaruusoperaatioissa", Ely sanoi.
Maalla sijaitsevat atomikellat ovat jo kauan olleet useimpien avaruusajoneuvojen navigoinnin kulmakivi, koska ne tarjoavat juuridataa, joka on tarpeen tarkan paikannuksen kannalta. DSAC tarjoaa saman vakauden ja tarkkuuden aurinkojärjestelmää tutkiville avaruusaluksille. Paljon samalla tavalla kuin modernit globaalit paikannusjärjestelmät tai GPS käyttävät yksisuuntaisia signaaleja maanpäällisen navigointipalvelun mahdollistamiseksi, Deep Space Atomic Clock tarjoaa samanlaisen ominaisuuden syvän avaruuden navigoinnissa - niin äärimmäisen tarkkuudella, että tutkijoita vaaditaan ottaa tarkasti huomioon suhteellisuustehtävät tai tarkkailijan ja havaitun objektin suhteellinen liike, joihin vaikuttavat painovoima, tila ja aika. Esimerkiksi GPS-pohjaisen satelliitin kellot on korjattava tämän vaikutuksen huomioon ottamiseksi, tai muuten niiden navigointikorjaukset alkavat ajautua.
Laboratorioympäristössä syvän avaruusatomin kellon tarkkuutta on hienostunut siten, että NASA-insinöörien JPL: n työstä johtuen sallitaan vain yhden nanosekunnin ajautuminen 10 päivässä. Viimeisen 20 vuoden aikana he ovat tasaisesti parantaneet ja pienentäneet elohopea-ionilukko-atomikelloa valmistaen sen toimimaan syvän avaruuden ankarissa olosuhteissa.
Päivitetty kello on miniatyyri elohopea-ioni-atomilaite, jonka DSAC-joukkue lentää hyötykuormana Maan kiertoradalla yhden vuoden kokeessa varmistaakseen sen toimivuuden avaruudessa ja sen hyödyllisyyden yksisuuntaiseen navigointiin.
"Mahdollinen käyttö DSAC: lle tulevassa operaatiossa olisi Marsin tiedustelupalvelun seuranta", Ely sanoi. NASA: n Mars Reconnaissance Orbiter käynnisti Marsiin vuonna 2005 tehtävässä, joka sisälsi pyrkimyksen saada lisätietoja Marsin veden jakautumisesta ja historiasta - jäädytetystä, nesteestä tai höyrystä. Järjestäjä suoritti perustieteen vaiheensa vuonna 2008 ja jatkaa työskentelyä laajennetussa tehtävässä. Atomikello on tarkin tunnetuin ajankäyttömenetelmä, ja sitä käytetään ensisijaisena standardina kansainvälisille ajanjakelupalveluille - televisiolähetysten taajuuden ohjaamiseksi ja maailmanlaajuisissa satelliittinavigointijärjestelmissä, kuten Global Positioning System.
Lisätietoja on DSAC-verkkosivustolla.
Lähde: Marshallin avaruuslentokeskus
