美国最新深空原子钟可让航天器自主导航

你想过吗?有朝一日，遨游太阳系可能会像搭乘公共汽车上班一样容易——自动驾驶宇宙飞船运送宇航员穿越深空，类似GPS的定位系统将引导游客在其他行星和卫星表面穿越各种地形。但要实现这些充满未来感的导航计划，航天器和卫星需要配备计时精度极高的时钟，这就是美国国家航空航天局(NASA)的深空原子钟。

测量信号的往返时间，“深空网络”的地面原子钟可以帮助确定航天器的位置。这种导航方法意味着，无论太空探索任务在太阳系中行进至何处，航天器仍然像一只被拴在地球上的风筝，等待来自地球的行进指令，才能继续前行。但是有了深空原子钟，“我们可以过渡到所谓的单向追踪”。宇宙飞船将用其来测量追踪信号从地球抵达飞船所需的时间，而无需将信号发回地面的原子钟进行测量，这将使航天器能够判断自己的轨道。

　　能自我定位、自主导航的航天器可以使宇航员在不需要接收地球指令的情况下，自行穿越太阳系。埃利说：“在火星这样的地方，(追踪信号)往返时间为8—40分钟;在木星，可能是一个半小时;而在土星，则是两个半小时。”

　　由于飞行器能自我定位，宇航员可以更加灵活地开展行动，更及时地对意外情况作出反应。

　　在其他星球上，探测器可利用其携带的深空原子钟来广播带有精确时间标记的信号，任何GPS地面接收器都可以利用这些信号，通过三角测量法确定它的位置。另外，携带深空原子钟的多个航天器可以围绕火星运行，创建出一个类似GPS的网络，为火星上的探测车和宇航员指示方向。

　　进行为期一年的测试

　　这个原子钟样本从NASA位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射。研究人员将对其在近地轨道的表现进行为期一年的监测，以测试这台原子钟在太空中的稳定性及其一整年的运行情况。埃利说：“我们的目标是每天误差为2纳秒左右，或者不到2纳秒。”

　　舒伯特表示，如果深空原子钟在太空中试验的这一年进展顺利，那么它最早在本世纪30年代就可以开始执行任务，能为未来的单向导航打好基础。宇航员将可以用其在月球表面进行导航，也可以安全地自主执行任务，前往火星以及更远的深空。减少与地球之间的通信——这将是航天器目前航行方式的巨大改进。