Täpne raadionavigatsioon - asukoha määramiseks raadiosageduste kasutamine - on kõigi süvakosmoseuuringute edukuse jaoks ülioluline. Navigeerimistehnoloogia täiustamiseks lendab tulevase NASA missiooni osana väike näidismissioon, mille nimi on süvakosmose aatomkell (DSAC), et valideerida miniatuurne, ülitäpne elavhõbe-iooni aatomkell, mis on 100 korda stabiilsem kui tänapäeval. parimad navigeerimiskellad.
Missiooni ettevalmistamiseks on vaja ettevalmistusi 2013. aastal ja see plaanitakse lennata võõrustatava koormusena Iridium NEXT kosmoselaeval. Käivitamine on määratud 2015. aastaks.
NASA sõnul muudab DSAC-i meeleavaldus süvakosmose navigeerimise viisi revolutsiooniliseks, võimaldades kosmoselaeval reaalajas arvutada enda aja- ja navigatsiooniandmeid. See ühesuunaline navigatsioonitehnoloogia parandaks praegust kahesuunalist süsteemi, milles teave Maale saadetakse, nõudes, et maapealne meeskond arvutaks ajastuse ja navigeerimise ning seejärel edastaks selle kosmoselaevale tagasi. Reaalajas navigeerimise võimalus pardal on NASA võimekuse täiustamiseks võtmeroll ajakriitiliste sündmuste, näiteks planeedil maandumise või planeedilise lennutranspordi korraldamiseks, kui signaalide viivitused on liiga suured, et maapind saaks sündmuse ajal kosmoselaevaga suhelda.
"DSAC-i vastuvõtmine tulevastel NASA missioonidel suurendab navigeerimise ja raadioside andmete kogust kaks kuni kolm korda, parandab andmete kvaliteeti kuni 10 korda ja vähendab lähetuse kulusid, liikudes paindlikuma ja laiendatavama ühe suuna raadionavigatsiooni arhitektuuri poole," ütles Californias Pasadenas asuvas NASA reaktiivmootorite laboratooriumi süvakosmose aatomkellade tehnoloogia demonstreerimise peauurija Todd Ely on projekt osa NASA tehnoloogia demonstreerimismissioonide programmist, mida haldab Alamus Huntsville'is asuv Marshalli kosmoselennukeskus NASA kontoris. Washingtoni vanemtehnoloog.
DSAC-i võimaldatud ühesuunaline süvakosmose navigeerimine kasutab olemasolevat süvakosmosevõrku tõhusamalt kui praegune kahesuunaline süsteem, laiendades seega võrgu läbilaskevõimet ilma uusi antenne või nendega seotud kulusid lisamata. See on oluline, kuna tulevane inimmõõtmine süvakosmose alal nõuab süvakosmosevõrgust rohkem jälgimist, kui praegu olemasoleva süsteemiga on võimalik pakkuda.
"Süvakosmose aatomkellade demonstreerimismissioon viib selle laboratooriumiga kvalifitseeritud tehnoloogia lennuvalmiduse juurde ja teeb praktilise aatomkella kättesaadavaks mitmetele kosmoseülesannetele," ütles Ely.
Maapealsed aatomkellad on pikka aega olnud enamiku kosmosesõidukite navigeerimise nurgakiviks, kuna need pakuvad juurandmeid, mis on vajalikud täpseks positsioneerimiseks. DSAC tagab sama stabiilsuse ja täpsuse ka Päikesesüsteemi uurivatel kosmoselaevadel. Täpselt samal viisil, nagu tänapäevased globaalsed positsioneerimissüsteemid ehk GPS kasutavad maapealse navigatsiooniteenuse võimaldamiseks ühesuunalisi signaale, pakub süvakosmose aatomkell sarnast võimalust ka kosmoses navigeerimisel - sellise äärmise täpsusega, et vajatakse teadlasi hoolikalt arvestada relatiivsustegevuse või vaatleja ja vaadeldava objekti suhtelise liikumise mõjuga, mida mõjutavad gravitatsioon, ruum ja aeg. Näiteks GPS-põhise satelliidi kellad tuleb selle efekti arvestamiseks korrigeerida, vastasel juhul hakkavad nende navigeerimisparandused triivima.
NASA inseneride töö tulemusel JPL-is on laboratooriumis täpsustatud süvakosmose aatomi kella täpsust, mis võimaldab 10 päeva jooksul triivida ainult ühe nanosekundi jooksul. Viimase 20 aasta jooksul on nad pidevalt elavhõbeda-ioonlõksu aatomkella täiustanud ja miniaturiseerinud, valmistades seda ette kasutamiseks sügava kosmose karmis keskkonnas.
Uuendatud kell on miniatuurne elavhõbe-iooni aatomiseade, mille DSAC-meeskond lendab kasuliku koormusena Maa orbiidil üheaastase eksperimendi käigus, et kinnitada selle toimivust kosmoses ja kasulikkust ühesuunaliseks navigeerimiseks.
"DSAC-i potentsiaalne kasutamine tulevasel missioonil oleks Marsi luureorganiidi järelmeetmed," ütles Ely. NASA Marssi tutvumise orbiiter asus 2005. aastal Marsile missioonil, mille eesmärk oli saada rohkem teavet Marsi vee - külmunud, vedeliku või auru - leviku ja ajaloo kohta. Orbiter lõpetas oma esmase teadusetapi 2008. aastal ja jätkab tööd laiendatud missioonil. Aatomkellad on kõige täpsem teadaolev ajavõtmise meetod ja neid kasutatakse peamise standardina rahvusvahelistes ajajaotusteenustes - telesaadete sageduse juhtimiseks ja globaalsetes satelliitnavigatsioonisüsteemides, näiteks globaalses positsioneerimissüsteemis.
Lisateavet leiate DSAC-i veebisaidilt.
Allikas: Marshalli kosmoselennukeskus
