Как сообщает habr.com, 23 августа 2019 года в рамках годичного эксперимента состоялся экспериментальный запуск часов Deep Space Atomic Clock. Если демонстрация окажется успешной, аналогичные атомные часы будут использоваться для навигации автономных космических аппаратов.

Атомные часы — важный шаг к тому, чтобы позволить космическим аппаратам безопасно перемещаться в глубоком космосе, а не полагаться на трудоёмкий процесс получения данных навигации с Земли. Процесс становится особенно трудным, когда задержка обмена пакетами с Землёй возрастает до десятков минут или часов из-за физических ограничений скорости света.

Разработанные в Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене, часы являются первым достаточно стабильным хронометром для расчёта траектории космического корабля в глубоком космосе и при этом достаточно маленьким, чтобы поместиться на борт. Эти часы должны быть гораздо стабильнее, чем спутниковые атомные часы, потому что им придётся работать дальше от Земли в течение более длительных периодов.

Как и атомные часы на спутниках GPS, часы Deep Space Atomic Clock используются для измерения расстояния между объектами исходя из замеров, сколько времени требуется сигналу для перемещения из точки A в точку Б. Для исследования космоса атомные часы должны быть чрезвычайно точными: ошибка в одну секунду означает разницу в 300 тысяч километров.

Ртутно-ионные атомные часы Deep Space Atomic Clock примерно в 50 раз более стабильны, чем спутниковые часы GPS. Как показали контролируемые испытания на Земле, погрешность составляет 1 секунду в 10 миллионов лет. Теперь начинается следующий этап испытаний — уже в космосе.

В настоящее время для навигации, чтобы точно определить местоположение космического корабля, используются атомные часы на Земле размером с холодильник. Может пройти больше часа, пока сигнал дойдёт до космического корабля и вернётся на Землю. По полученным данным вычисляются координаты и составляются инструкции, которые затем отправляются из наземной сети Deep Space Network обратно на космический корабль. Если на борту космического корабля будут собственные часы, то он сможет сам рассчитывать свою траекторию, а не ждать, пока эту информацию пришлют с Земли. Это позволит путешествовать дальше и, в конечном счёте, безопасно транспортировать людей на другие планеты.

«Цель космического эксперимента — поместить Deep Space Atomic Clock в контекст работающего космического корабля, в окружение, которое влияет на стабильность и точность часов — и посмотреть, будут ли они работать с расчётной точностью, то есть на порядке стабильнее, чем существующие космические часы», — говорит Тодд Эли (Todd Ely), ведущий исследователь проекта атомных часов в JPL.

Речь идёт о том, чтобы проверить работу часов в условиях резких перепадов температур, гравитационных сил и других неблагоприятных факторов.

В ближайшие месяцы команда проверит, что часы удерживают точность измерения времени в пределах 1 наносекунды за 10 дней.

Часы Deep Space Atomic Clock размещены на космическом аппарате производства компании General Atomics Electromagnetic Systems. Запуск состоялся 25 июня 2019 года в рамках миссии Space Test Program-2 (STP-2).

Отличительная особенность конструкции часов — то, что для их работы не требуется никаких расходных материалов, что необходимо для длительных миссий в открытом космосе. В часах используются ионы ртути, пойманные в ловушку электрического поля и защищённые от внешних магнитных полей и прочих воздействий.

Специалисты NASA утверждают, что у часов масса применений в космической технике и других областях. В перспективе такие часы позволят спутникам GPS стать независимыми от сигналов точного времени с наземных станций.

Работа по созданию портативных атомных часов улучшенной точности ведётся и российскими специалистами. Например, они планируют установить на новые спутники «Глонасс-К2» водородные атомные часы. Запуск первого спутника «Глонасс-К2» планируется на 2020 год.