NASA, ajansın bir gün uzay aracının Earthbound saatlerine dayanmadan kendilerini derin uzayda sürmesine yardımcı olacağını umduğu yeni, süper hassas, uzay tabanlı bir atomik saati açtı.
Derin Uzay Atom Saati (DSAC) olarak adlandırılır ve küçük çerçevesine sıkışmış cıva iyonlarının davranışlarını ölçerek çalışır. Haziran ayından beri yörüngede, ancak ilk olarak 23 Ağustos'ta başarıyla etkinleştirildi. Gösterişli değil - sadece dört dilimli bir ekmek kızartma makinesinin boyutu ve tellerle dolu gri bir kutu, bir havacılık mühendisi ve biri olan Jill Seubert NASA projesinin liderlerinden Canlı Bilim söyledi. Ama bu mütevazi boyut önemli: Suebert ve meslektaşları, herhangi bir uzay aracına yüklenecek kadar küçük ve dünyadaki buzdolabı boyutundaki kuzenlerinden herhangi bir girdi olmadan derin uzaydaki karmaşık manevraları yönlendirecek kadar hassas bir saat tasarlamak için çalışıyorlar.
Uzayda yolunuzu bulmak için hassas bir saate ihtiyacınız var çünkü büyük ve boş. Konumunuzu veya hızınızı değerlendirmek için birkaç önemli nokta vardır ve çoğu kesin bilgi sunmak için çok uzaktadır. Böylece, bir gemiyi döndürmeye veya iticilerini ateşlemeye yönelik her kararın Seubert, üç soru ile başladı: Ben neredeyim? Ne kadar hızlı hareket ediyorum? Peki hangi yönde?
Bu soruları yanıtlamanın en iyi yolu, yeryüzündeki radyo vericileri veya uzayda bilinen yörünge izlerini takip eden GPS uyduları gibi cevapların zaten bilindiği nesnelere bakmaktır. A noktasında kesin zaman ile ışık hızında bir sinyal gönderin ve B noktasına ulaşmanın ne kadar sürdüğünü ölçün. Bu size A ve B arasındaki mesafeyi söyler. İki konumdan iki sinyal daha gönderin, B noktasının üç boyutlu uzayda tam olarak nerede olduğunu anlamak için yeterli bilgi. (Telefonunuzdaki GPS yazılımı şu şekilde çalışır: farklı yörüngeli uydular tarafından yayınlanan zaman imzalarındaki dakika farklarını sürekli kontrol ederek.)
Uzayda gezinmek için NASA şu anda benzer ancak daha az hassas bir sisteme güveniyor. Atomik saatlerin ve yayın ekipmanlarının çoğu Dünya'dadır ve topluca Derin Uzay Ağı olarak bilinen şeyi oluştururlar. Bu yüzden NASA genellikle bir seferde üç kaynaktan gelen bir uzay aracının konumunu ve hızını hesaplayamaz. Bunun yerine, ajans hem Dünya hem de uzay aracı zaman içinde uzay aracının yönünü ve konumunu çivilemek için bir dizi ölçüm kullanıyor.
Bir uzay aracının nerede olduğunu bilmesi için Derin Uzay Ağı'ndan bir sinyal alması, sinyalin gelmesi için geçen süreyi hesaplaması ve bir mesafeyi belirlemek için ışığın hızını kullanması gerekir. "Bunu tam olarak yapmak için O zamanları - gönderilen ve alınan sinyalleri - mümkün olduğunca kesin bir şekilde ölçebilmeliyiz.Ve yerde, bu sinyalleri Derin Uzay Ağımızdan gönderirken, çok hassas atomik saatlerimiz var. ve doğru, "dedi Seubert. "Şimdiye kadar, bir uzay aracında uçacak kadar küçük ve yeterince düşük güce sahip olan saatler, tam bir yanlış adlandırma olan ultrastabl osilatörler olarak adlandırılıyorlar. Onlar ultrastabl. zaman aldı, ancak çok düşük doğruluk. "
Uzay aracındaki konum verileri çok güvenilir olmadığından, örneğin bir pervaneyi ne zaman açacağınızı veya rota değiştirdiğinizi nasıl dolaşacağınızı bulmak çok daha karmaşıktır ve Dünya'da yapılması gerekir. Başka bir deyişle, Dünya'daki insanlar uzay aracını yüz binlerce veya milyonlarca mil öteden kullanıyorlar.
"Ancak bu sinyal alınan zamanı bir atom saati ile çok doğru bir şekilde kaydedebiliyorsanız, şimdi tüm bu izleme verilerini gemide toplama ve bilgisayarınızı ve radyonuzu uzay aracının kendini sürdürebileceği şekilde tasarlama şansına sahipsiniz." dedi.
NASA ve diğer uzay ajansları daha önce uzaya atomik saatler yerleştirdiler. Tüm GPS uydu filonuz atomik saatler taşır. Ancak, çoğunlukla, uzun süreli çalışmalar için çok yanlış ve hantal olduklarını söyledi, Seubert. Uzaydaki çevre, Dünya'daki bir araştırma laboratuvarından çok daha kaba. Saatler güneş ışığına girip çıktıkça sıcaklıklar değişir. Radyasyon seviyeleri yükselir ve düşer.
"Bu, bilinen bir uzay uçuşu sorunu ve tipik olarak benzer performanslarla farklı radyasyon ortamlarında çalışabileceğini gösterdiğimiz radyasyonla sertleştirilmiş parçalar gönderiyoruz" dedi.
Ancak radyasyon hala elektroniklerin çalışma şeklini değiştiriyor. Ve bu değişiklikler, atomik saatlerin kayma süresini ölçmek için kullandığı hassas ekipmanı etkiler ve yanlışlıkları ortaya çıkarmakla tehdit eder. Seubert, günde birkaç kez, Hava Kuvvetleri'nin yerdeki saatlerle senkronize olmamalarını önlemek için GPS uydularının saatlerine düzeltmeler yüklediğini belirtti.
DSAC'ın amacının, herhangi bir uzay aracına kurulacak kadar taşınabilir ve basit değil, aynı zamanda Dünya merkezli ekiplerden sürekli ayarlamalar yapmak zorunda kalmadan uzun vadede uzayda çalışacak kadar dayanıklı bir sistem kurmak olduğunu söyledi.
Seubert, Dünyasal sinyalleri kullanarak daha hassas derin uzay navigasyonuna izin vermenin yanı sıra, böyle bir saatin bir gün, uzaktaki karakollardaki astronotların tıpkı Dünya'daki haritalama cihazlarımızda olduğu gibi dolaşmasına izin verebileceğini söyledi. DSAC cihazlarıyla donatılmış küçük bir uydu filosu, Dünya GPS sistemleri yerine çalışan ay veya Mars'ın etrafında dönebilir ve bu ağ günde birkaç kez düzeltme gerektirmez.
Yolun aşağısında, DSAC'lerin veya benzer cihazların, uzay aracının Dünya'dan herhangi bir girdi olmadan gezinmesine izin vermek için diğer yıldız sistemlerinden gelen ışığın darbesi gibi şeylerin zamanlamasını izleyecek olan pulsar navigasyon sistemlerinde rol oynayabileceğini söyledi.
Ancak gelecek yıl için amaç, bu ilk DSAC'nin Dünya'ya yakın yörüngeye oturduğundan düzgün bir şekilde çalışmasını sağlamaktır.
Seubert, "Yapmamız gereken temelde saati bu ortamda düzgün çalışacak şekilde nasıl ayarlayacağınızı öğrenmek." Dedi.
Yetkili, DSAC ekibinin bu yıl cihazı ayarlarken öğrendiği derslerin, onları benzer cihazların yoldaki daha uzun menzilli görevlerde kullanmaya hazırlaması gerektiğini de sözlerine ekledi.
