美国宇航局深空的原子钟任务扩展，寻找未来导航技术

深空的原子钟可能会改变航天器在空间中导航的方式。技术示范的后代可以是自行车航天器和其他世界的GPS样导航系统的关键组成部分。

智能手机应用在地球上提供几乎瞬间导航;深度空间原子钟可以为未来的机器人和人类探险者做同样的事情。

作为美国宇航局将开始将人类送回月亮的时间越来越近，船员到火星的旅行是一个诱人的下一步。但未来的太空探险员在前往此类遥远目的地时需要新工具。深度空间原子时钟任务正在测试一种新的导航技术，这些导航技术可以通过人类和机器人探险家来使用，使其围绕红星行星和其他深空的目的地。

在不到一年的业务中，特派团通过了主要目标，成为最稳定的时钟，以便在太空中飞行;现在比在GPS卫星上飞行的原子钟稳定至少10倍。为了继续测试系统，美国宇航局在2021年8月推出了任务。该团队将使用额外的任务时间来继续提高时钟的稳定性，目标是比GPS原子钟更稳定的50倍。

2019年6月推出并由NASA的喷气机推进实验室在南加州举行，烤面包机大小的深空原子钟是商业卫星的有效载荷。作为技术演示，其目标是通过开发目前不存在的仪器，硬件，软件等来提前空间功能。这些演示特派团还必须表明新技术可以在太空中可靠地运行。目标是最终看到纳入全规模任务的技术。

一种称为深空原子钟的技术演示可以使用类似于我们在地球上使用的基于GPS的系统的导航系统来实现远程探针。

在深度空间原子时钟的情况下，目的是使得能够比现在存在的深度空间导航系统。因此，航天器以超越月球旅行将有类似于我们在地球上使用的基于GPS的系统。为此，使命集中在时钟的稳定性，或其在长期持续测量时间的能力，同时在恶劣的空间环境中运行。时钟越稳定，它的工作越长，没有从地面上的冰箱尺寸的原子钟的帮助。

“我们非常自豪地为这个任务已经完成了，我们非常兴奋，美国宇航局认为我们对我们继续努力工作是值得的，”奥迪斯的深度空间原子时钟首席调查员和项目经理在JPL中致辞。“这是一个极具挑战性的项目，但我们的主旨是这项技术可以从根本上改变深空航行的想法。”

更好的空间时钟

在GPS卫星上发现的原子钟是您的智能手机导航工具几乎瞬间工作的原因。您的手机从几颗卫星接收一系列信号（至少四个是用于工作所需的）。然后，手机上的GPS软件使用这些信号的定时来确定您的位置以及您移动的速度和何时何地。GPS卫星上的原子钟确保定时准确。为此，时钟需要能够精确地测量时间 - 下降到八十亿秒。

一瞥通用原子电磁系统轨道测试台航天器中部海湾的深空原子钟。

类似的过程用于飞行超越月球的航天器：导航员在地球上的机器人资源管理器和地球上的原子钟之间弹跳信号，以确定航天器的轨迹。但由于所涉及的巨大距离，该系统存在局限性。例如，灯光信号有时可能需要20分钟到从地球到火星的旅程，因此导航员不能对航天器的路径进行最后一刻更改。

此外，地球轨道GPS卫星上的原子钟不足以用于在深空中行驶的航天器上的自主导航。随着时间的推移，它们的测量秒的长度将变化非常巧妙，但足以影响导航。事实上，GPS卫星从更稳定的地面型原子钟接收日常或两次的更新，以纠正这种漂移，这对于更远的目的地来说，航天器是不切实际的。不幸的是，飞行那些基于地面的时钟也不是一个选择，不仅是因为它们太大但是因为它们没有设计成太空运行。

进化到革命

深度空间原子时钟任务出现，使地面原子钟的稳定性达到一个小，足以在空间中飞行。该团队现在已经证明，四天后时钟漂移不到纳秒，这在10年后增加了少于百万分之一的秒，每1000万年一度一员。这似乎很小，但是一个完整的第二次错误可能导致数十万英里的宇宙飞船的位置。

到目前为止，特派团团队已经了解了巨大的关于他们的新型原子钟设计如何在太空中的票价，包括如何响应增加的辐射剂量（在太空中的不同点变化）以及如何获得最佳性能远程操作时钟。

“从长远来看，这项技术可能是革命性的，”罗伯特TJoelker，JPL的深空原子钟的共同调查员说。“只是让我们的时钟进入太空，运作良好是一个很大的第一步。进一步改进甚至更长的寿命和更高的稳定性已经在作品中。“

通过额外的开发和测试，团队成员指出，该技术可用于2020年代中期的空间导航。

深度空间原子钟托管在Colorado的一般原子电磁系统提供的航天器上。它由Space Technology Mission Simments的技术示范特派团计划提供赞助，位于美国宇航局的亨茨维尔，阿拉巴马州和美国宇航局的空间通信和导航和导航（扫描）计划中的NASA的马歇尔空间航班中心。JPL管理项目。