| cyqdesign |
2019-06-24 17:47 |
新原子鐘將改變太空旅行 遨游太陽(yáng)系或像坐公汽上班
美媒稱(chēng)，美國(guó)國(guó)家航空航天局的便攜式原子鐘或?qū)氐赘淖兲章眯�，有朝一日，遨游太�?yáng)系可能會(huì)像坐公共汽車(chē)上班一樣容易。 9d_
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據(jù)美國(guó)《科學(xué)新聞》雙周刊網(wǎng)站6月21日?qǐng)?bào)道，科學(xué)家設(shè)想，自動(dòng)駕駛的宇宙飛船將運(yùn)送宇航員穿越深空，類(lèi)似GPS的定位系統(tǒng)將引導(dǎo)游客在其他行星和衛(wèi)星表面穿越各種地形。但是，要實(shí)現(xiàn)這些充滿(mǎn)未來(lái)感的導(dǎo)航計(jì)劃，航天器和衛(wèi)星將需要配備計(jì)時(shí)精度極高的時(shí)鐘——比任何已經(jīng)發(fā)送到太空的時(shí)鐘都要精確。 %DR8M\d1~H
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這種時(shí)鐘的一個(gè)樣本定于6月24日試飛。 <@z!kl
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美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的“深空原子鐘”對(duì)每一秒計(jì)量的一致程度大約是GPS衛(wèi)星上原子鐘的50倍。這種水平相當(dāng)于NASA“深空網(wǎng)絡(luò)”所使用的地面原子鐘——這些地面設(shè)備利用無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)與整個(gè)太陽(yáng)系的航天任務(wù)進(jìn)行通信。但與那些冰箱大小的鐘表不同，烤面包機(jī)大小的“深空原子鐘”可以搭載在航天器上。 oi:!YVc
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這個(gè)項(xiàng)目的副首席研究員伊爾·佐伊貝特6月10日在新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)，這種迷你原子鐘將安裝在未來(lái)的宇宙飛船或衛(wèi)星上，它可能“徹底改變我們航天器在深空的導(dǎo)航方式”。 I@/+=
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這個(gè)時(shí)鐘樣本將從NASA位于美國(guó)佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射。在發(fā)射之后，研究人員將對(duì)其在近地軌道的表現(xiàn)進(jìn)行為期一年的監(jiān)測(cè)。下面將簡(jiǎn)要介紹這臺(tái)時(shí)鐘對(duì)未來(lái)航天飛行可能意味著什么。 q71 ~Y:7f
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這臺(tái)時(shí)鐘將如何改變太空導(dǎo)航？ .Do(iYO.L
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佐伊貝特說(shuō)：“今天探索深空的每一個(gè)航天器都依賴(lài)在地球上進(jìn)行的導(dǎo)航操作�！钡孛嫣炀�(xiàn)向航天器發(fā)送信號(hào)，然后航天器把信號(hào)反射回來(lái)。通過(guò)測(cè)量信號(hào)的往返時(shí)間，“深空網(wǎng)絡(luò)”的地面原子鐘可以幫助確定航天器的位置。佐伊貝特目前在加利福尼亞州帕薩迪納的NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作。 M4`. [P4
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他說(shuō)，有了新的“深空原子鐘”，“我們可以過(guò)渡到我們所說(shuō)的單向追蹤”。宇宙飛船將利用它攜帶的這類(lèi)時(shí)鐘來(lái)測(cè)量追蹤信號(hào)從地球抵達(dá)飛船所需的時(shí)間，而無(wú)需將信號(hào)發(fā)回地面的原子鐘進(jìn)行測(cè)量。這將使航天器能夠判斷自己的軌道。 nqMXE82
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單向追蹤有哪些好處？ yrVk$k#6}
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能自我定位的航天器可以使宇航員在不需要接收地球指令的情況下自行穿越太陽(yáng)系。該項(xiàng)目首席研究員、同樣在NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作的托德·埃利說(shuō)：“在火星這樣的地方，(追蹤信號(hào))往返時(shí)間為8至40分鐘。在木星，可能是……一個(gè)半小時(shí)。土星是兩個(gè)半小時(shí)。” }lP'bu
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由于飛行器能夠自我定位，探險(xiǎn)者可以更加靈活地開(kāi)展行動(dòng)，更及時(shí)地對(duì)意外情況作出反應(yīng)。 L.tW]4 3K
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這臺(tái)時(shí)鐘將如何幫助人們實(shí)現(xiàn)在其他星球上導(dǎo)航？ 'NYW`,
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佐伊貝特在新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：“想象一下，宇航員在火星上徒步旅行，也許遠(yuǎn)方就是奧林帕斯山，她正在查看谷歌地圖的火星版，看看自己在哪里�！彼f(shuō)，“這個(gè)概念真的會(huì)和我們地球上GPS的概念一樣”，由一組衛(wèi)星提供覆蓋星球表面的服務(wù)。 M!)~h<YL
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在其他星球上，衛(wèi)星會(huì)利用其攜帶的“深空原子鐘”來(lái)廣播帶有精確時(shí)間戳的信號(hào)，任何GPS地面接收器都可以利用這些信號(hào)通過(guò)三角測(cè)量法確定自己的位置。 [;RO=
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是什么讓新的太空時(shí)鐘比其他時(shí)鐘更可靠？ *'ffMnSZ
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這種新的原子鐘利用帶電的汞原子或離子來(lái)計(jì)時(shí)，而目前地球GPS衛(wèi)星上的原子鐘則使用中性的銣原子。由于新原子鐘內(nèi)部的汞原子帶有電荷，它們會(huì)被困在電場(chǎng)中，因而無(wú)法與其容器的墻壁相互作用——埃利解釋說(shuō)，GPS原子鐘內(nèi)部的這種相互作用會(huì)導(dǎo)致銣原子失去節(jié)奏。 64R~ $km
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地球的GPS衛(wèi)星時(shí)鐘需要地球上的指揮中心每天進(jìn)行兩次修正。埃利說(shuō)：“如果你有‘深空原子鐘’，那么每天兩次可能會(huì)變成數(shù)周一次，甚至數(shù)月一次�！� ; xx u
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