新原子鐘為何這么靠譜

那么，深空原子鐘最大的作用是什么?研究人員稱，主要是幫助航天器實現(xiàn)自主導(dǎo)航。舒伯特說：“今天探索深空的每一臺航天器都依賴在地球上進(jìn)行的導(dǎo)航操作。”

他解釋道，地面天線通過雙向中繼系統(tǒng)(two-way relay system)向航天器發(fā)送信號，然后航天器把信號發(fā)射回來。通過測量信號的往返時間，“深空網(wǎng)絡(luò)”的地面原子鐘可以幫助確定航天器的位置。這種導(dǎo)航方法意味著，無論太空探索任務(wù)在太陽系中行進(jìn)至何處，航天器仍然像一只被拴在地球上的風(fēng)箏，等待來自地球的行進(jìn)指令，才能繼續(xù)前行。但是有了深空原子鐘，“我們可以過渡到所謂的單向追蹤”。宇宙飛船將用其來測量追蹤信號從地球抵達(dá)飛船所需的時間，而無需將信號發(fā)回地面的原子鐘進(jìn)行測量，這將使航天器能夠判斷自己的軌道。

能自我定位、自主導(dǎo)航的航天器可以使宇航員在不需要接收地球指令的情況下，自行穿越太陽系。埃利說：“在火星這樣的地方，(追蹤信號)往返時間為8—40分鐘;在木星，可能是一個半小時;而在土星，則是兩個半小時。”

由于飛行器能自我定位，宇航員可以更加靈活地開展行動，更及時地對意外情況作出反應(yīng)。

在其他星球上，探測器可利用其攜帶的深空原子鐘來廣播帶有精確時間標(biāo)記的信號，任何GPS地面接收器都可以利用這些信號，通過三角測量法確定它的位置。另外，攜帶深空原子鐘的多個航天器可以圍繞火星運行，創(chuàng)建出一個類似GPS的網(wǎng)絡(luò)，為火星上的探測車和宇航員指示方向。

進(jìn)行為期一年的測試

這個原子鐘樣本從NASA位于美國佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射。研究人員將對其在近地軌道的表現(xiàn)進(jìn)行為期一年的監(jiān)測，以測試這臺原子鐘在太空中的穩(wěn)定性及其一整年的運行情況。埃利說：“我們的目標(biāo)是每天誤差為2納秒左右，或者不到2納秒。”

舒伯特表示，如果深空原子鐘在太空中試驗的這一年進(jìn)展順利，那么它最早在本世紀(jì)30年代就可以開始執(zhí)行任務(wù)，能為未來的單向?qū)Ш酱蚝没A(chǔ)。宇航員將可以用其在月球表面進(jìn)行導(dǎo)航，也可以安全地自主執(zhí)行任務(wù)，前往火星以及更遠(yuǎn)的深空。減少與地球之間的通信——這將是航天器目前航行方式的巨大改進(jìn)。

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