Новые миниатюризированные ртутно-ионные атомные час Deep Space Atomic Clock (DSAC), которые были разработаны учеными НАСА и которые проходят сейчас программу испытаний, обеспечивают точность и стабильность, на порядки превосходящие аналогичные показатели даже самых лучших существующих навигационных часов. Кроме этого, часы DSAC имеют меньшие габариты и более высокую точность, нежели любые атомные часы, которым довелось побывать в космосе.

В 2016 году часы DSAC отправятся в космос в рамках испытательной миссии, целью которой будет демонстрация технологий, обеспечивающих высокоточное хронометрирование для критических миссий на околоземной орбите и для миссий в открытом космосе.

Рис. 1.

Одной из проблем навигации, которая была хорошо известна морякам эры Великих географических открытий, является необходимость знания разницы во времени между судном и опорным временем, в данном случае временем Гринвичского меридиана. Для этого требовалось,

чтобы на борту судна находился высокоточный хронометр, способный функционировать в любых условиях. В космической навигации существует схожая проблема, которая решается при помощи передачи точно рассчитанных радиосигналов и это также требует наличия на борту высокоточных атомных часов.

Созданные в Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения NASA Jet Propulsion Laboratory, часы DSAC дрейфуют не более чем на одну наносекунду за 10 дней. Отличительной особенностью конструкции часов DSAC является то, что для их работы не требуется никаких расходных материалов, что делает их наиболее подходящими для длительных миссий в открытом космосе.

В часах используются ионы ртути, которые обладают сверхстабильной частотой собственных колебаний, равной 40.5 ГГц. Частота колебаний ионов, пойманных в ловушку электрического поля и защищенных от внешних магнитных полей и прочих воздействий, заставляет колебаться кварцевый резонатор, частота колебаний которого является практически постоянной величиной и которая используется для отсчетов промежутков времени.

Рис. 2.

Специалисты НАСА утверждают, что

у часов DSAC имеется масса различных применений и в космической технике и в других областях.

Использование таких часов позволит спутникам навигационной системы GPS стать независимым от сигналов точного времени, передаваемым им сейчас с наземных станций.

Космический корабль, следующий в дальний космос и оборудованный такими часами, не будет нуждаться в двухстороннем обмене данными для осуществления позиционирования, что позволит снизить нагрузку на антенны сети дальней космической связи Deep Space Network. Часы DSAC, которые отправятся к Европе на борту космического корабля, будут использоваться не только для обеспечения навигации, их точности хватит для составления гравитационной карты спутника Юпитера, что даст ученым в руки множество подсказок касательно природы океана Европы, скрывающегося под толщей ледяного покрова.

Но, прежде чем часы DSAC можно будет использовать в практических целях, их работа должна быть проверена в условиях резких перепадов температур, гравитационных сил и других неблагоприятных факторов, которые будут воздействовать на них в космосе.

Для этого, первый экземпляр часов DSAC будет установлен внутри космического аппарата, который сейчас строится специалистами компании Surrey Satellite Technologies US. Этот аппарат отправится в космос в 2016 году при помощи ракеты-носителя Falcon 9 Heavy компании SpaceX в рамках программы Space Test Program (STP)-2.

Находясь на орбите в течение года часы DSAC будут задействованы в работе нескольких спутников системы GPS, а все параметры их работы, в том числе и точность, будут контролироваться специалистами НАСА, которые будут получать полную телеметрическую информацию.