NASA lansira GPS za svemirske letjelice

Atomski sat za navigaciju u dalekom vremenu sve započinje s testnom misijom na zemaljskoj orbiti

Novi atomski sat značajno će pojednostaviti navigaciju svemirskim sondama. © NASA / General Atomic Electromagnetic Systems
čitati naglas

GPS za Mjesec i Mars: U budućnosti bi se svemirske sonde mogle kretati pomoću vlastitog GPS modula - čak i u dalekom svemiru. To omogućuje novi atomski sat, koji je mali, robustan, a opet 50 puta precizniji od atomskog sata GPS satelita u Zemljinoj orbiti. NASA-in duboko-svemirski atomsko atomsko-životno-jonski atom kreće danas na jednogodišnje ispitivanje. Ako se tamo dokaže, trebalo bi ga koristiti na budućim svemirskim sobama.

Atomski satovi su satovi svjetskog vremena, mjerni pomagali u istraživanjima i služe kao osnova globalnog GPS sustava. Da bi odredio svoj položaj, GPS prijamnik uspoređuje vrijeme potrebno za signale s GPS satelita. Ali to funkcionira samo ako sateliti precizno mjere vrijeme. Ali na brodu imaju atomske satove, koji se točno spuštaju na 60 nanosekundi. Ipak, moraju ih kalibrirati dva puta dnevno signalima sa zemlje.

Kakve veze imaju s navigacijom

Ali koliko je ovaj sistem praktičan na Zemlji - izvan zemaljske orbite, GPS ne radi. Svemirske sonde koje lete na Mjesec, Mars ili dalje u Sunčev sustav ovise o radijskim signalima sa Zemlje za svoju navigaciju. Da biste to učinili, antene Deep Space Network šalju signal svemirskom brodu, koji ga šalje nazad na Zemlju. Od vremena potrebnog za ovu zamjenu, zemaljska stanica tada određuje udaljenost i položaj sonde.

"To je isti princip kao odjek", kaže Jill Seubert iz NASA-e. Problem je, međutim, što je udaljenija svemirska sonda od Zemlje, što duže ova razmjena signala traje - a to može dovesti do fatalnih kašnjenja u kritičnim fazama misije. Do sada, međutim, nije postojao ni jedan uređaj i atomski sat koji je dovoljno mali i robustan da bi se ukrcali na svemirsku sondu bez stalnih hrastova.

"Takav bi sat na brodu omogućio samostalnu plovidbu i na taj način dao astronautima precizniji i sigurniji način određivanja njihovog položaja", kaže voditelj projekta Todd Ely iz NASA-e. prikaz

Ultra hladni ioni žive kao sat

Takav atomski sat za svemirske sonde sada je razvila NASA. Sat je velik samo koliko tostera, ali dovoljno čvrst i točan da služi kao GPS modul za svemirske sonde. Prema NASA-i, novi "Deep Space Atomic Clock" bit će samo nanosekunda u četiri dana ili više 50 puta precizniji od klasičnih GPS atomskih satova. Ekstrapolirano, traje oko deset milijuna godina dok ne pođe po krivu cijelu sekundu.

U srcu novog atomskog sata nalaze se snažno hlađeni ioni žive koji se u suspenziji drže u elektromagnetskoj zamci. Slično drugim atomskim satovima, prijelaz u energetskom stanju elektrona ovih čestica služi kao tajmer: frekvencija oscilacija pri kojoj vanjsko primijenjeno zračenje uzrokuje da ioni mijenjaju svoje stanje čini osnovnu jedinicu mjerenja vremena.

Ovako funkcionira navigacija s novim Deep Space Atomic Clock. NASA / JPL

Jednogodišnja testna faza u orbiti

Međutim, postoji ulov: Obično su takvi atomski satovi izuzetno osjetljivi na udarce, temperaturne fluktuacije i druge poremećaje. "Prebacivanje tehnologije iz laboratorija u vrlo hlapljive raketne i svemirske sredine bilo je pravi izazov za dizajn Atomskog sata Deep Space", kaže Ely. Posebna zaštita magnetskim poljem i izolacijskim slojevima osigurava da atomski sat može podnijeti velike sile G u startu kao i jake temperaturne oscilacije u prostoru.

Hoće li atomski sat ispuniti svoj zadatak, otkrit će se tijekom sljedeće godine. Prvi testni uređaj bit će lansiran u orbitu 24. lipnja 2019. godine korištenjem trake Falcon 9 teške težine. Tamo će morati napraviti čitav niz testova i dokazati da radi tako dobro kako se nadala. "Sljedećih ćemo mjeseci provesti ocjenjujući performanse atomskog sata Deep Space na svim vremenskim razmacima od sekundi do dana”, objašnjava Ely.

GPS za Mjesec i Mars

Ako su ovi testovi uspješni, zračni prostor bi mogao otvoriti potpuno novu razinu navigacije. "Atomski sat dubokog svemira tada će omogućiti autonomnu navigaciju na vozilu - čak i na drugim planetima", kaže Seubert. Na primjer, sonde u Marsovoj orbiti mogli bi biti opremljeni takvim GPS modulima dubokog svemira za izgradnju GPS sustava za Mars. Također, za planirane misije na Mjesec i izgradnju lunarnih stanica takav sustav bi bio od pomoći.

Izvor: NASA

- Nadja Podbregar