Илон Маск собирается запустить атомные часы в космос

Зачем НАСА отправляет атомные часы в космос, и в чем главная проблема?

22 июня НАСА отправит атомные часы размером с футбольный мяч на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy прямиком в космос. Возможно, этот прибор компактен, но несет в себе большой потенциал для исследований. В чем же уникальность проекта, и почему он может изменить будущее космонавтов и человечества?

На самом деле специальный аппарат и часами назвать-то сложно. По крайней мере, в обычном понимании обывателя. Они созданы не для того, чтобы показывать время. Это технологическая демонстрация прибора, который может быть использован для будущего освоения космоса как для навигации, так и для проведения гравитационных измерений. В случае успеха это будут самые точные атомные часы, когда-либо попавшие в космос.

В настоящее время освоение космоса является двусторонним процессом. Космические корабли посылают информацию обратно на Землю множеству антенн-приемников и навигаторов, которые используют атомные часы в лабораториях, чтобы координировать время и отправлять навигационные инструкции обратно на корабль. Это, безусловно, сложный и явно недешевый процесс, поэтому ученые из США пришли к выводу, что его можно улучшить лишь одним способом – если на борту космического корабля появятся аналогичные сверхточные атомные часы.

Таким образом, корабль в космосе смог бы самостоятельно определять свои собственные временные и навигационные данные, не полагаясь на земные атомные часы. Deep Space Atomic Clock (DSAC) – так называют экспериментальную портативную разработку, которая в конечном итоге позволит упростить, ускорить навигацию и сделать корабль по-настоящему автономным.

Впрочем, небольшой ящик выполняет не только эти функции. Если эксперимент пройдет успешно, прибор сможет стать еще и важным инструментом для научных исследований. Все дело в том, что время течет медленнее в сильных гравитационных полях, а это значит, что атомные часы можно использовать еще и для измерения эффектов гравитации.

Как работают атомные часы? В них есть уран?

В целом эти часы похожи на обычные домашние устройства со стрелками, но только время в них отслеживается с феноменальной точностью. Каждый «тик» в них всегда приходит вовремя, вне зависимости, сколько времени они проработали.

Кристалл кварца в электрическом поле создает регулярный осциллирующий (колеблющийся) электрический сигнал, который затем преобразуется в частоту, на которой атомы ртути претерпевают своего рода атомный переход. Этот электрический сигнал передается ионам ртути, попавшим в электрические поля, которые в свою очередь начинают вибрировать, обеспечивая точное значение частоты перехода. Часы используют эти данные для корректировки приблизительной частоты и обеспечения надежного стандарта частот. Вся система в итоге преобразуется в точный ежесекундный «тик». Самый точный в мире. И никакие швейцарские часы не способны с ним в этом поспорить.

В чем главная проблема портативных атомных часов?

Но в отличие от стационарных атомных часов на Земле, которые могут быть защищены от воздействия среды внешнего мира таким количеством оборудования, какое потребуется, DSAC должен преодолевать внешние влияния на поведение его атомов или установленного в него генератора. К таким нежелательным воздействиям относятся как электромагнитные поля от механизмов, используемых для поддержания работы космического корабля, так и температурные скачки и магнитные поля, летящие мимо планеты из дальнего космоса.

Максимально снижают паразитическое воздействие при помощи встроенной защиты, в которую входят магниты и экранирование.

Если все пойдет по намеченному плану, часы должны будут передать временной отсчет на GPS-приемник, находящийся на орбите Земли, и далее на Землю, где ученые смогут сравнить ход часов с ходом земных атомных часов, чтобы убедиться, что они работают и точны.

Ученые говорят, что точность атомных часов такова, что они способны отстать всего на секунду каждые 9 миллионов лет…