NASA je vklopila novo, zelo natančno, vesoljsko atomsko uro, za katero agencija upa, da bo nekega dne vesoljska plovila pomagala zapeljati skozi globok vesolje, ne da bi se zanašala na zemeljske ure.
Imenuje se Deep Space Atomic Clock (DSAC), deluje pa z merjenjem vedenja ionov živega srebra, ujetih v svojem majhnem okvirju. V orbiti je že od junija, prvič pa se je prvič aktiviral 23. avgusta. Sploh ni bliskovit - le siva škatla velikosti štirimestnega toasterja in polna žic Jill Seubert, vesoljska inženirka in ena za vodjo projekta v Nasi, je povedal Live Science. Toda v tej velikosti je bistvo: Suebert in njeni sodelavci si prizadevajo, da bi izoblikovali uro, dovolj majhno za nalaganje na katero koli vesoljsko plovilo in dovolj natančno za vodenje zapletenih manevrov v globokem vesolju, brez kakršnih koli vložkov svojih bratrancev na Zemlji.
Za iskanje poti po prostoru potrebujete natančno uro, ker je velika in prazna. Obstaja malo mejnikov, po katerih bi lahko presojali svoj položaj ali hitrost, večina pa je predaleč, da bi ponudili natančne informacije. Torej se vsaka odločitev o zagonu ladje ali zažiganju potisnikov začne s tremi vprašanji: Kje sem? Kako hitro se premikam? In v katero smer?
Najboljši način odgovora na ta vprašanja je pregled predmetov, na katere so odgovori že znani, na primer radijski oddajniki na Zemlji ali sateliti GPS, ki sledijo znanim orbitalnim skladbam skozi vesolje. Pošljite signal s svetlobno hitrostjo z natančnim časom v točki A in izmerite, koliko časa traja, da pridete do točke B. To vam pove razdaljo med A in B. Pošljite še dva signala z dveh lokacij in imeli boste dovolj informacij, da natančno ugotovimo, kje je točka B v tridimenzionalnem prostoru. (Tako deluje programska oprema GPS na vašem telefonu: z nenehnim preverjanjem minutnih razlik v časovnem podpisu, ki ga oddajajo različni orbiti sateliti.)
Za pomik po vesolju se NASA zanaša na podoben, a manj natančen sistem, je dejal Seubert. Večina atomske ure in opreme za oddajanje je na Zemlji in skupaj tvorita tisto, kar je znano kot Deep Space Network. NASA ponavadi ne more izračunati položaja in hitrosti vesoljskega plovila iz treh virov naenkrat. Namesto tega agencija uporablja vrsto meritev, ko se tako Zemlja kot vesoljsko plovilo skozi čas premikata skozi vesolje, da bi določila smer in položaj vesoljskega plovila.
Da vesoljsko plovilo ve, kje je, mora sprejeti signal iz globinskega vesoljskega omrežja, izračunati čas, potreben za prihod signala, in uporabiti hitrost svetlobe, da določi razdaljo. "Če želite to natančno narediti, moramo biti sposobni meriti te čase - čas, ki je bil poslan in sprejet signal - kar se da natančno. In na terenu, ko pošiljamo te signale iz našega omrežja Deep Space, imamo atomske ure, ki so zelo natančne in natančno, "je dejal Seubert. "Do zdaj so nam ure, ki so dovolj majhne in dovolj zmogljive za letenje na vesoljskem plovilu, imenovali ultrastabilni oscilatorji, kar je popolna napaka. Niso ultrastabilni. Zabeležijo ta signal, prejeli čas, vendar je zelo nizka natančnost. "
Ker so podatki o lokaciji na vesoljskem plovilu tako nezanesljivi, je določitev, kako na primer pluti - kdaj vklopiti potisk ali spremeniti smer - veliko bolj zapletena in jo je treba storiti na Zemlji. Z drugimi besedami, ljudje na Zemlji vozijo vesoljsko plovilo od stotine tisoč ali milijonov milj.
"Toda če bi lahko ta čas, ki ga je sprejel signal, zelo natančno posneli z atomsko uro, zdaj imate na voljo vse te podatke o sledenju na krovu in oblikovali računalnik in radio tako, da lahko vesoljsko plovilo vozi sam," je rekla.
NASA in druge vesoljske agencije so že v vesolje postavile atomske ure. Celotna flota GPS satelitov ima atomske ure. Toda večinoma so preveč nenatančni in nezahtevni za dolgoročno delo, je dejal Seubert. Okolje v vesolju je veliko bolj grobo kot raziskovalni laboratorij na Zemlji. Temperature se spreminjajo, ko ure prehajajo in izhajajo iz sončne svetlobe. Ravni sevanja gredo navzgor in navzdol.
"To je dobro znana težava vesoljskih poletov in običajno pošiljamo dele, obremenjene z sevanjem, za katere smo dokazali, da lahko delujejo v različnih sevalnih okoljih s podobnimi zmogljivostmi," je dejala.
Toda sevanje še vedno spreminja način delovanja elektronike. Te spremembe vplivajo na občutljivo opremo atomske ure za merjenje zdrsa časa, ki grozi, da bo uvedla netočnosti. Večkrat na dan, je opozoril Seubert, letalske sile nalagajo popravke v ure GPS satelitov, da preprečijo, da bi se s sinhronizacije na tleh oddaljili.
Cilj DSAC-a je, da vzpostavi sistem, ki ni samo prenosljiv in dovolj preprost, da ga je mogoče namestiti na katero koli vesoljsko plovilo, ampak tudi dovolj zmogljiv za delovanje v vesolju dolgoročno, ne da bi pri tem zahtevali nenehne prilagoditve zemeljskih ekip.
Poleg tega, da omogoča natančnejšo navigacijo v vesolju s pomočjo zemeljskih signalov, bi takšna ura nekega dne lahko astronavte na oddaljenih odlagališčih obšla okoli, kot to počnemo z našimi napravami za kartiranje na Zemlji, je dejal Seubert. Majhna flota satelitov, opremljenih z napravami DSAC, bi lahko obkrožala Luno ali Mars, ki delujeta namesto zemeljskih sistemov GPS, zato to omrežje ne bi zahtevalo popravkov večkrat na dan.
Kot je dejala, bi lahko DSAC-ji ali podobne naprave igrali vlogo v navigacijskih sistemih pulsar, ki bi spremljali čas, kot je pulziranje svetlobe iz drugih zvezdnih sistemov, da bi vesoljska plovila lahko plula brez kakršnega koli vnosa z Zemlje.
Naslednje leto pa je cilj, da ta prvi DSAC deluje pravilno, ko kroži blizu Zemlje.
"Kar moramo storiti, se v bistvu naučimo, kako nastaviti uro, da bo v tem okolju pravilno delovala," je dejal Seubert.
Naučila, ki se jih ekipa DSAC nauči med uglaševanjem naprave v letošnjem letu, bi jih morala pripraviti na uporabo podobnih naprav na misijah daljšega dosega po cesti, je dodala.
