A pontos rádiónavigáció - a rádiófrekvenciák segítségével a helyzet meghatározásához - elengedhetetlen az összes mély űrkutatási misszió sikeréhez. A navigációs technológia fejlesztése érdekében a NASA jövőbeli missziójának részeként egy, a Deep Space Atomic Clock (DSAC) nevű kis demonstrációs misszió repül, hogy miniatürizált, ultra-pontos higany-ion atomórát hitelesítsen, amely százszor stabilabb, mint a mai nap. legjobb navigációs órák.
A misszió előkészítése a 2013-as előzetes tervezési felülvizsgálatra készül, és a tervek szerint házigazdájaként repülni fog egy Iridium NEXT űrhajón. Az indulás 2015-re van beállítva.
A NASA szerint a DSAC demonstráció forradalmasítja a mély űrben történő navigáció végrehajtását, lehetővé téve az űrhajó számára, hogy valós időben kiszámolja saját időzítési és navigációs adatait. Ez az egyirányú navigációs technológia javítaná a jelenlegi kétirányú rendszert, amelyben az információkat a Földre továbbítják, megkövetelve a földi csapattól, hogy számolja ki az időzítést és a navigációt, majd továbbítsa azt az űrhajóra. A valós idejű fedélzeti navigációs képesség kulcsszerepet játszik a NASA időkritikus események - például a bolygó leszállás vagy a bolygó „repülés” - végrehajtására vonatkozó képességeinek javításában, amikor a jel késleltetése túlságosan nagy ahhoz, hogy a föld a földön való kölcsönhatásba léphessen az űrhajóval.
"A DSAC elfogadása a NASA jövőbeli küldetéseinél kétszer-háromszor növeli a navigációs és rádiótudományi adatok mennyiségét, akár tízszeresére javítja az adatok minőségét, és csökkenti a kiküldetési költségeket azáltal, hogy egy rugalmasabb és bővíthető egyirányú rádiónavigációs architektúra felé halad" - mondta. Todd Ely, a mély űrhajósítási technológia demonstrációjának a NASA sugárhajtómű-laboratóriumában, a kaliforniai Pasadena-ban. A projekt a NASA technológiai demonstrációs missziói programjának része, amelyet a Marshall űrrepülési központ irányít az alaszki Huntsville-ben a NASA irodája számára. a washingtoni főtechnológus.
A DSAC által engedélyezett egyirányú mély űrbeli navigáció hatékonyabban használja a meglévő mély űrhálózatot, mint a jelenlegi kétirányú rendszer, így kibővíti a hálózat kapacitását új antennák hozzáadása vagy azokhoz kapcsolódó költségek hozzáadása nélkül. Ez fontos, mivel a jövőben az emberi mély űrkutatás több nyomon követést igényel a mély űrhálózaton, mint amennyit jelenleg a meglévő rendszerrel tudunk megvalósítani.
"A Deep Space Atomic Clock repülési demonstrációs missziója elősegíti ezt a laboratóriumi képesítést igénylő technológiát a repülési készenléti képességhez, és gyakorlati atomórát biztosít különféle űrrepülések számára" - mondta Ely.
A földi atomórák már régóta a legtöbb űrjármű navigáció sarokköve, mivel ezek a pontos pozicionáláshoz szükséges gyökér adatokat szolgáltatnak. A DSAC ugyanolyan stabilitást és pontosságot fog biztosítani a Naprendszert felfedező űrhajók számára. Nagyon ugyanúgy, mint a modern globális helymeghatározó rendszerek, vagy a GPS, egyirányú jeleket használnak a földi navigációs szolgáltatások lehetővé tételére, a Deep Space Atomic Clock hasonló képességet fog biztosítani a mély űrben történő navigációban - olyan szélsőséges pontossággal, hogy kutatókra lesz szükség gondosan figyelembe kell venni a relativitáselmélet, vagy a megfigyelő és a megfigyelt tárgy viszonylagos mozgásának hatásait, amelyeket a gravitáció, a tér és az idő befolyásol. Például a GPS-alapú műholdas órákat ki kell javítani ennek a hatásnak a figyelembevétele érdekében, különben a navigációs javítások elkezdenek sodródni.
A laboratóriumi körülmények között a Mély Űr atoma órájának pontossága finomításra került, hogy 10 napon belül legfeljebb egy nanosekundum sodródhasson, a NASA mérnökeinek a JPL-nél végzett munkája miatt. Az elmúlt 20 évben folyamatosan fejlesztették és miniatürizálták a higany-ion csapda atom atomóráját, felkészítve arra, hogy a mély űrben zajló környezetben is működjön.
A frissített óra egy miniatűr higany-ion atom eszköz, amelyet a DSAC csapata hasznos teherként repül a Föld körüli keringőn egy éves kísérletben, hogy igazolja annak űrben való működőképességét és az egyirányú navigációhoz való hasznosságát.
"A DSAC lehetséges felhasználása egy jövőbeli küldetés során a Mars felderítő orbitájának nyomon követése lenne" - mondta Ely. A NASA Mars Reconnaissance Orbiterje 2005-ben indult a Marsba egy olyan küldetésen, amely arra törekedett, hogy többet megtudjon a Mars vízének - fagyasztott, folyékony vagy gőz - eloszlásáról és történetéről. Az orbiter 2008-ban befejezte az elsődleges tudományos fázist, és tovább folytatja kibővített küldetését. Az atomi órák az ismert legpontosabb időmérési módszer, és a nemzetközi időelosztási szolgáltatások elsődleges standardjaként szolgálnak - a televíziós adások frekvenciájának vezérlésére és a globális navigációs műholdas rendszerekben, mint például a Globális Helymeghatározó Rendszer.
További információ a DSAC webhelyén található.
Forrás: Marshall űrrepülési központ
