Атомные часы на Земле и в космосе: новая технология изменит навигацию космических аппаратов

Новые атомные часы Deep Space, которые разработаны Лабораторией реактивного движения NASA в Пасадене, представляют собой серьезное обновление спутниковых

Новые атомные часы Deep Space, которые разработаны Лабораторией реактивного движения NASA в Пасадене, представляют собой серьезное обновление спутниковых атомных часов. В том числе и тех, которые несут ответственность за обновление GPS на мобильных устройствах на Земле. Эксперты пришли к выводу, что новая технология атомных часов может сделать навигацию космических кораблей, находящихся, к примеру, в пределах Марса, более автономной.

Что такое атомные часы и как ими пользуются на Земле и в космосе? Для определения расстояния между космическим кораблем и нашей планеты система навигации посылает сигнал к аппарату, и тот, отражаясь, возвращается обратно.

Время, которое требуется сигналу, чтобы совершить это двухстороннее путешествие, показывает расстояние от Земли до космического корабля, поскольку скорость сигнала известна -она равна скорости света. И эта система расчета применима даже в обыденной жизни, причем ежедневно. Например, магазин может находиться в 20 минутах ходьбы от дома покупателя.

Но если он знает, что за 20 минут он проходит шесть километров пути, двигаясь быстрым шагом, то он может рассчитать расстояние до магазина. Практически все современные часы — как те, что носят на руке, так и те, что используются в спутниках, сохраняют время благодаря использованию кварцевого генератора.

Кристаллы этого материала вибрируют с определенной частотой при воздействии на них напряжения, при этом отсчитывается время. Чтобы определить местонахождение космического корабля требуются часы с высокоточными показателями, которые способны рассчитать даже миллиардные доли секунды.

При этом они должны быть стабильными в последовательности измерения единицы времени. Однако современные стандарты заявляют, что кварцевые часы нельзя назвать стабильными.

Даже самые эффективные могут отключаться на одну наносекунду и такие случаи могут повторяться каждые шесть недель. Атомные часы не являются прямой альтернативой кварцевым, они объединяют кварцевый генератор с группой атомов, чтобы достичь постоянной стабильности.

Атомные часы NASA в глубоком космосе будут отключены менее чем на наносекунду через четыре дня и менее чем на микросекунду через 10 лет. Это равносильно отключению всего на одну секунду каждые 10 миллионов лет.