美国宇航局发射深空原子钟以精确计时

美国宇航局发射深空原子钟以精确计时

NASA 的深空原子钟 (DSAC) 是迄今为止开发的最重要的计时仪器之一,它将成为我们在地球上进行长途旅行和通信的基础。它有多准确?精确到每 9,000,000 年一秒。话虽如此,了解精密计时仪器的更大重要性需要在多个领域进行教育,包括物理、导航,当然还有钟表学。例如,对于许多人来说,精确导航需要精确的时钟并不明显。此外,许多人并没有立即意识到相对论的影响会改变空间中两个不同点的时间测量方式。可以说,长途太空旅行和通信需要极其精确的本地计时机器。

原子钟(此处为 aBlogtoWatch 上的历史)是目前科学界已知的最精确的计时仪器形式。它们的运行是因为原子行为的稳定性,这意味着您可以围绕它们建立一个计时仪器。地球上和目前在轨的原子钟不足以进行长途太空旅行,因此美国宇航局与喷气推进实验室 (JLP) 合作开发了一种新型原子钟,即深空原子钟。与传统的原子钟相比,该设备更能抵抗环境影响(如振动),并且已经小型化(大致与微型冰箱的大小),以便在航天器中旅行。广告讯息广告信息结束

DSAC 进一步使用汞离子,而不是其他原子,例如铯 133(在此原子钟手表中使用)。JPL 开发了一种特殊的汞离子阱,用于“调节石英晶体钟”。这是一种非常好的说法,即 DSAC 实际上使用了传统的石英晶体调节系统——但它通过测量汞离子如何发光来增加一层控制。深空原子钟令人难以置信的突破实际上是该设备每九百万年一秒的精度及其对环境影响的抵抗力以及便携性的结合。

在开发出像 DSAC 这样的设备之前,大多数航天器都需要与地球或地球附近的设备进行通信,以获得准确的时间测量结果。由于空间干涉和相对论的影响,这是非常成问题的。这两个因素都会严重破坏信号的准确性和传输信息的有效性。这在计时领域尤为重要,因为即使是最小的错误,当涉及到太空导航所需的令人难以置信的精度时,也可能导致整个任务失败。

作为自然界中的一种力,时间的存在方式与重力等力的存在方式不同。科学爱好者(和天体物理学家)会第一个告诉你时间是人类创造的东西。我们还发明了非常精确的方法来跟踪事件之间的间隔,我们称之为保持时间的测量。因此,即使时间是我们编造的,能够测量时间的流逝也非常重要。当今的许多计时技术,从历史悠久的基于摆轮的调节系统到石英晶体振荡器,都是为导航和通信的需要而开发的。2019 年的今天,美国宇航局(及其合作伙伴)凭借深空原子钟在自主、准确的时间测量方面取得了新成就。广告讯息广告信息结束

经过加利福尼亚州帕萨迪纳 JLP 的 NASA 实验室 20 多年的开发,深空原子钟将于 2019 年 6 月 22 日从佛罗里达州乘坐 SpaceX Falcon Heavy 火箭发射升空。DSAC 将驻留在轨道测试台卫星内,因为该系统将在用于其他任务之前开始测试。然而,美国宇航局确实对 DSAC 寄予厚望,希望它成为即将到来的火星任务的主要部分,以及许多其他未来用途。同样,如果没有 DSAC 之类的东西,远程航天器将无法准确执行自主导航所需的时间计算——这使得它们依赖于来自地球的信息,这些信息可能会受到各种形式的干扰的负面影响,以及相对论的影响。

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