В дальнем космосе точное хронометрирование жизненно важно для навигации, но сейчас межпланетные аппараты не имеют точных часов на борту. В течение 20 лет NASA занималось совершенствованием подобных часов и создало новую технологию. Это не наручные часы, это – Deep Space Atomic Clock (DSAC), инструмент, идеально подходящий для исследования дальнего космоса.
В настоящее время большинство миссий полагается на наземные антенны, которые соединены с атомными часами для навигации. Наземные антенны посылают сигналы на космические корабли, которые, в свою очередь, возвращают сигнал. Разница во времени между отправкой сигнала и получением ответа позволяет вычислить местоположение корабля, скорость и траекторию.
Этот метод, хотя и надежный, может быть намного более эффективным. Например, наземная станция должна ждать возвращения сигнала, поэтому может отследить только один космический корабль за один раз. Также корабль ждет навигационных команд с Земли вместо того, чтобы принять некоторые решения на борту в режиме реального времени.
Навигация в дальнем космосе обычно требует измерений расстояния, с точностью до метра или даже лучше. Именно DSAC должен обеспечивать точное бортовое хронометрирование для будущих миссий. Космический корабль, используя эту новую технологию больше не будет зависим от двухсторонней связи. Он может использовать сигнал, посланный с Земли, чтобы вычислить позицию, и принять решения самостоятельно, имея на борту атомные часы.
Подобная технология позволяет не возвращать сигнал назад и ожидать команды с Земли, процесс, который может занять часы. Своевременные данные о местоположении и бортовые атомные часы допускают более эффективную эксплуатацию, более точное маневрирование и реагирование на неожиданные ситуации.
Это изменение парадигмы позволяет космическому кораблю сосредоточиться на целях миссии вместо того, чтобы регулировать свое положение, чтобы направить антенны по направлению к Земле и осуществлять двухстороннюю связь. Кроме того, эти инновации позволили бы наземным станциям отслеживать несколько спутников одновременно, например, около Марса.
Испытательный полет с DSAC опробует эту технологию не в лаборатории, а в космическом пространстве. Демонстрация должна подтвердить, что DSAC может обеспечить точность времени лучше, чем две наносекунды в день, с дальнейшей целью достижения точности 0,3 наносекунд.
Как только DSAC докажет свою жизнеспособность, будущие миссии могут использовать его технологические преимущества. Наземные результаты испытаний показали, что DSAC работает более чем в 50 раз точнее, чем атомные часы, применяемые в системе GPS. DSAC обещает стать самыми лучшими навигационными космическими часами, когда-либо созданными.
