Atomuhren für den Weltraum werden in einem Raumschiff einer Umlaufbahnprüfung unterzogen
Im Weltraum ist eine genaue Zeitmessung für die Navigation wichtig. Viele Raumschiffe haben jedoch keine genauen Uhren an Bord. Seit 20 Jahren verbessert das NASA Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Kalifornien) die Uhren weiter. Dies ist eine Atomuhr für den Weltraum (Deep Space Atomic Clock - DSAC).
Jetzt müssen die meisten Missionen auf Bodenantennen in Kombination mit einer Atomuhr zurückgreifen. Terrestrische Antennen senden eng fokussierte Signale an ein Raumschiff und warten auf dessen Rückkehr. Die NASA verwendet die Zeitdifferenz zwischen Abflug und Ankunft, um den Ort, die Geschwindigkeit und den Pfad des Schiffes zu berechnen.
Dies ist eine zuverlässige Methode, deren Wirksamkeit jedoch erheblich verbessert werden kann. Zum Beispiel muss die Station auf die Rückkehr des Signals warten, damit sie das Schiff gleichzeitig verfolgen kann. Im Gegenzug muss das Raumschiff auch warten, bis das Signal es erreicht, und kann nicht unabhängig vor Ort entscheiden.
Die Navigation im Weltraum muss große Entfernungen mit einer Genauigkeit von einem Meter und weniger messen. Funksignale bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit, Sie müssen sich also auf Nanosekunden konzentrieren. Atomuhren bewältigen diese Aufgabe regelmäßig auf der Erde. Jetzt gehen wir mit Hilfe von DSAC in den Weltraum. Der Zweck des DSAC-Projekts besteht darin, eine genaue Erfassung der Zeit für zukünftige NASA-Missionen sicherzustellen. Mit der neuen Technologie muss sich das Raumfahrzeug nicht auf die bidirektionale Verfolgung konzentrieren, was die Effizienz und Autonomie erheblich erhöht. Darüber hinaus ermöglicht die Innovation, dass Bodenstationen mehrere Satelliten gleichzeitig in der Nähe von überfüllten Gebieten wie dem Mars verfolgen können.
DSAC ist ein fortschrittlicher Prototyp kleiner Atomuhren mit geringer Masse, der auf der Quecksilberionenfängertechnologie basiert. In terrestrischen Stationen ähneln Atomuhren in ihrer Größe einem Kühlschrank. Der DSAC erreicht die Toaster-Parameter und kann in Zukunft eine kleinere Form annehmen.
Im Orbit kann DSAC Navigationssignale vom US-GPS verwenden. Die Demonstration sollte bestätigen, dass die Uhr während des Tages eine Zeitgenauigkeit von bis zu zwei Nanosekunden anzeigt. Bei Erfolg können zukünftige Missionen die neue Technologie nutzen. Bodentests zeigen, dass DSAC auf GPS 50-mal stabiler ist als moderne Atomuhren.
