如何在太空中建立GPS系统?你需要一个50倍深的原子钟

                                          如何在太空中建立GPS系统?你需要一个50倍深的原子钟


                                          深空原子钟漫画形象,这是一项由NASA测试的新技术,它将改变人类在太阳系中的导航方式。这个精确的“计时器”计划于6月下旬与佛罗里达州的SpaceX猎鹰重型火箭发射。 版权:NASA/JPL-Caltech 美国宇航局的航海研究人员正在努力规划航天器的蓝图,以便自主安全地飞往月球和火星等目的地。 在这个阶段,导航仪只能计算地球上航天器的位置,然后通过双向中继系统将位置数据发送到太空,告诉航天器去哪里,双向中继系统可以采取转移方向几分钟到几个小时。这种导航方法意味着无论太空探索任务在太阳系中的哪个地方旅行,我们的太空船仍然像地球上的风筝一样,等待来自地球的指令。 在未来,这种限制是对人类登陆另一个星球的任务的重大限制。如果宇宙飞船上的宇航员不能立即控制前进的位置和方向,他们怎么能顺利地从地球上航行?当通信延迟影响它们调整到地球大气轨道的速度时,它们如何准确降落在另一个星球上? 美国宇航局的深空原子钟设备只有烤面包机大,它将为我们解决这些问题。这是第一个小型的全球定位系统(GPS)仪器,它足够稳定,可以在航天器上飞行。这次技术演示将使航天器知道它的位置,而不依赖于地球的数据。 6月下旬,SpaceX的猎鹰重型火箭将向地球轨道发射一个深空原子钟,并在该轨道上花费整整一年的时间来测试它是否能够帮助太空船进入太空。 如果深空原子钟在太空中进行实验的那一年进展顺利,它将为未来的单向导航奠定基础。通过单向导航,宇航员可以通过类似GPS的系统在月球表面导航,或者他们可以安全地执行他们对火星及其他地方的任务。 “每个探索深空的太空船都是由地球上的导航仪引导的。通过启用机载自主导航或自动驾驶航天器,深空原子钟将改变这一点。“副首席研究员吉尔舒伯特(赛义尔吉尔塞伯特)说。 GPS在深空中不存在 事实上,太空中的原子钟并不是什么新鲜事。我们使用的每个内置GPS设备,例如智能手机,都是由围绕地球的卫星上的原子钟决定的。已知位置的卫星从空间向地球发送信号,接收器通过测量信号到达GPS的时间长度来对我们的特定位置进行三角测量。 深空原子钟是美国宇航局JPL的一项新技术,它可能改变导航船和探测器在太空中的导航方式。 6月下旬,美国太空探索技术公司SpaceX Falcon重型火箭将发射轨道试验台卫星,这是地球外其他世界的自动驾驶航天器和类GPS导航系统的后续行动。技术演示可能是一个关键组成部分。 版权所有:通用能源电磁系统 但是在这个阶段,飞越地球轨道的宇宙飞船没有GPS可以穿越太空。对于在太空旅行的航天器,GPS卫星上的原子钟的准确性远远不足以发送正确的方向命令,即使信号仅滞后或消失不到一秒钟,也可能意味着离开着陆点。这个星球相距几公里。 因此,现在的方法是让导航仪用地球上的巨型天线向航天器发送信号,然后信号由航天器弹回地球。地面上极其精确的时钟测量信号在两个方向上传播所需的时间,告诉导航仪船离地球的距离以及飞行的速度。只有这样,导航员才能向航天器发送进一步的指令,告诉他下一步该做什么。 “这与回声概念完全相同,”舒伯特说。 “如果我站在山前喊叫,回声传回我耳朵的时间越长,山就越远。” 双向导航意味着无论太空探索任务行进多远,它都必须等待携带命令的信号越过山脉到达航天器,越过行星之间难以想象的距离。这个过程听起来很熟悉,并且由于火星对好奇号的使命,世界已经等待了14分钟的任务控制,让好奇号火星能够让地球安全降落在火星上。 14分钟的延迟是平均等待时间:取决于地球和火星在各自轨道上的位置,单向信号在行星之间行进需要4到20分钟。 这种类型的导航使航天器在深空中变得缓慢而费力。它使NASA深空网络(DSN)的巨型天线很忙,就像高峰呼叫期间的电话线一样。在这次握手中,当“知道”其位置时,以每小时数万英里的速度飞行的航天器可能处于完全不同的位置。 更好的空间导航 如果有足够小且准确的原子钟来为航天器提供准确的导航指令,那么对这种双向系统的需求将不复存在。未来的航海家将能够直接从地球发送信号到太空船,就像地球轨道上的导航卫星一样,宇宙飞船上的深空原子钟将测量地球信号到达它的时间,以及那么宇宙飞船你可以计算你的位置和轨迹,并自己展示自己的方向。 深空原子钟的首席研究员Todd Ely说:“如果宇宙飞船可以拥有原子钟,我们就可以实现'板载'无线电导航,与光学导航相结合,为宇航员提供更准确,更安全的导航方式“。 这种单向导航系统适用于火星及其他地方,以探索宇宙。通过向太空广播信号,DSN的巨型天线将能够同时与多个任务通信,这项新技术还可以提高地球上GPS的准确性。具有深空原子钟的多个航天器可以围绕火星运行,创建一个类似GPS的网络,为火星上的漫游车和人类提供方向指示。 “深空原子钟将有助于导航,这种帮助不仅限于地球,也包括其他星球。可以想象,我们在其他星球上也有GPS。”领导埃里克,他开发了离子钟Eric Burt说。 Burt和喷气推进实验室(JPL)时钟物理学家同事Robert Tjoelker和John Prestage创造了一个汞离子钟。太空中的稳定性与地球上原子钟的大小相同。在实验室测试中,深空原子钟被证明比GPS时钟精确50倍,这是每1000万年一次的偏差。 太空中深空原子钟的技术演示至关重要,将决定它是否在轨道上保持稳定。如果它可以表现良好,那么深空原子钟可以在20世纪30年代初开始发挥作用。作为自主航天器的第一步,有一天,深空原子钟可能能够将人类运送到太空中的其他世界。 深空原子钟位于科罗拉多州恩格尔伍德,装载在General Atomics Electromagnetic Systems提供的航天器上。 NASA空间技术任务理事会的技术演示任务(技术)示范任务计划由美国宇航局人类探索和作战任务理事会的空间通信和导航计划赞助,该计划由JPL管理。 关于NASA深空原子钟,您需要了解五件事:https://www.nasa.gov/feature/jpl/five-things-to-know-about-nasas-deep-space-atomic-clock 在SpaceX猎鹰重型发射中了解其他NASA任务(包括深空原子钟),请参阅:https://www.nasa.gov/spacex 参考: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7427 https://www.space.com/falcon-heavy-nasa-testing-clean-fuel-stp2.html

                                          上一篇:1.6亿美元的罚款未分散,长安福特5月的销售额下降了70%

                                          下一篇:生命的疾病

                                          相关推荐:短跑!该基金竞争半年度冠军,前三位领导人已经制定了这一部分 | 美国航天局是否专门探测到星星之灵?这种“太空铲”很丑陋而且非常丰富 | 外网热议iG让一个人追逐两个EDG:EDG再次颠覆了大家的期待

                                          评论

                                          您的邮箱地址不会被公布 *

                                          您可以使用这些html标签 <a href="#" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>