شمارش معکوس ناسا برای ارسال ساعت اتمی به فضا

دهه هاست که سازمان فضایی ناسا به عنوان شاخص‌ترین آژانس اکتشافات فضایی در سراسر جهان شناخته می‌شود .این سازمان در حال آماده‌ شدن برای پرتاب یک ساعت(زمان‌سنج) اتمی فضای عمیق و یا DSAC-Deep Space Atomic Clock، در روز 22 ژوئن است که می‌تواند تا حد زیادی ، مسیریابی خودکار فضاپیماها در فضا را بهبود بخشد.

تصویر:شماتیکی از ساعت اتمی فضای عمیق.

مکانیزم ساعت اتمی،از پایداری فرکانسی ذاتی به هنگام انتقال اتم از یک سطح انرژی به سطح انرژی مجاور بهره می گیرد. با اندازه‌گیری فرکانس نور ساطع شده از اتم‌هایی مانند هیدروژن، سزیم، روبیدیوم و جیوه ، به هنگام حرکت رفت و برگشت اتم ها بین دو سطح انرژی مجاور می توان زمان را با دقت بسیار زیادی اندازه‌گیری کرد. اما اتم‌ها در ساعت‌های اتمی می‌توانند به میدان‌های مغناطیسی خارجی و تغییرات دما حساس باشند. ساعت اتمی فضای عمیق از یونهای جیوه استفاده می کند که کم‌تر از دیگر اتم ها در تله های الکترومغناطیسی قرار خواهد گرفت.
در حالی که ساعتهای اتمی سزیمی و روبیدیمی در ماهواره های مدار زمین و به طور خاص در سیستم موقیعت‌یاب جهانی (GPS) کاربرد دارد، هیچ ساعت اتمی در فضاپیماهای بین سیاره‌ای وجود ندارد و اکتشاف فضایی در حال حاضر یک روند دو طرفه است.

عکس:مجتمع ارتباطات فضایی کانبرا در استرالیا که بخشی از شبکه فضایی Deep Space ناسا است.عکس دریافت و ارسال سیگنال‌های رادیویی به فضاپیما و از آن را توسط آنتن‌های بزرگ مخابراتی نشان می‌دهد.

فضاپیما اطلاعات ارسالی از زمین را به آرایه‌ای از آنتن‌های ردیاب غول‌پیکر بر روی زمین ، ارسال می‌کند.مسیریاب‌ها با محاسبه زمان رفت و برگشت سیگنال‌های رادیویی ارسال شده ،داده‌ها را پردازش می‌کنند سپس محل دقیق فضاپیما و سرعت آن مشخص و در نهایت سیگنال‌های ناوبری و مسیریابی را به فضاپیما ارسال می‌کنند. اما اگر این فضاپیما دارای یک ساعت دقیق اتمی بر روی برد خود باشد ، می‌تواند زمان‌سنجی و مسیریابی خود را بدون وابستگی به ساعت‌های اتمی محدود به زمین و به صورت بلادرنگ انجام دهد.
با تبدیل ناوبری دو جهته به ناوبری تک جهته توسط ساعت‌های اتمی فضای عمیق ، پهنای باند ارسال سیگنال افزایش می‌یابد و می‌توان تعداد زیادی فضاپیما در فضا را پوشش داد. همچنین پایداری زیاد و دقت بالا در تجزیه و تحلیل داده‌ها برای فضاپیما به جهت کاوش در منظومه شمسی فراهم خواهد شد.
در عین حال، زمان‌سنجی ابزار مهمی برای بسیاری از تحقیقات علمی است. برطبق نظریه خمیدگی فضا زمان ، اجسام به دلیل داشتن جرم، نیروی گرانشی تولید می‌کند و زمان در میدان‌های گرانشی قوی آهسته‌تر می‌گذرد و در نتیجه خمیدگی فضا-زمان بیشتر خواهد بود.پس می‌توان از ساعت‌های اتمی برای اندازه‌گیری اثرات جاذبه و میزان خمیدگی فضا-زمان نیز استفاده کرد.
قرار است این ساعت اتمی مجتمع شده با ماهواره Orbital Test Bed به وسیله‌ی راکت SpaceX Falcon Heavy برای قرار گرفتن در مدار زمین و به جهت تست عملکرد آن در اکتشافات فضایی و دقت مسیریابی، پرتاب شود .این پرتاب در روز 22 ژوئن 2019،(یکم تیرماه 98) از مرکز فضایی کندی ناسا در فلوریدا به طور زنده در www.nasa.gov/live پخش خواهد شد.