ניווט רדיו מדויק - באמצעות תדרי רדיו כדי לקבוע את המיקום - חיוני להצלחת כל משימות הבדיקה בחלל העמוק. כדי לשפר את טכנולוגיית הניווט, משימת הדגמה קטנה בשם "השעון האטומי העמוק בחלל" (DSAC) תטוס כחלק ממשימת נאס"א עתידית על מנת לאמת שעון אטומי מיניאטורי, מדויק במיוחד, כספית-יון, שהוא יציב פי מאה מהיום של ימינו. שעוני הניווט הטובים ביותר.
המשימה מוכנה כעת לבדיקת התכנון המקדימה שלה בשנת 2013, והיא אמורה לטוס כמטען מתארח בחללית Iridium NEXT. ההשקה נקבעה לשנת 2015.
נאס"א טוענת כי הפגנת ה- DSAC תעשה מהפכה בדרך בה מתבצעת ניווט בחלל העמוק על ידי אפשרות לחללית לחשב נתוני תזמון וניווט משלה בזמן אמת. טכנולוגיית ניווט חד כיוונית זו תביא לשיפור במערכת הדו-כיוונית הנוכחית בה מידע נשלח לכדור הארץ, ומחייבת צוות קרקעי לחשב תזמון וניווט ואז להעביר אותו בחזרה לחללית. יכולת ניווט מהזמן אמת בזמן אמת היא המפתח לשיפור היכולות של נאס"א לביצוע אירועים קריטיים בזמן, כמו נחיתה פלנטרית או "פלייבי" כוכבי לכת, כאשר עיכובי האות גדולים מכדי שהקרקע תתקשר עם החללית במהלך האירוע.
"אימוץ DSAC במשימות עתידיות של נאס"א יגדיל את כמות נתוני הניווט ומדעי הרדיו פי שניים עד שלוש, ישפר את איכות הנתונים עד פי 10 ויפחית את עלויות המשימה על ידי מעבר לעבר ארכיטקטורת ניווט רדיו חד כיוונית גמישה וניתנת להרחבה," אמר טוד אלי, החוקר הראשי של תוכנית ההפגנה לטכנולוגיה של החלל העמוק בחלל העמוק במעבדת הנעה סילונית של נאס"א בפאסדנה, קליפורניה. הפרויקט הוא חלק מתוכנית משימות ההדגמה הטכנולוגית של נאס"א, המנוהלת על ידי מרכז טיסת החלל במרשל בהאנטוויל, אל. מהטכנולוגית הראשית בוושינגטון.
הניווט בחלל העמוק החד-כיווני שמופעל על ידי DSAC משתמש ברשת החלל העמוקה הקיימת ביעילות רבה יותר מאשר המערכת הדו-כיוונית הנוכחית, ובכך מרחיב את יכולת הרשת מבלי להוסיף אנטנות חדשות או עלויות הנלוות להן. זה חשוב, מכיוון שהחקירה האנושית העתידית של החלל העמוק תדרוש מעקב רב יותר מרשת החלל העמוק מכפי שניתן לספק כעת עם המערכת הקיימת.
"משימת הדגמת השעון האטומי של החלל העמוק תקדם את הטכנולוגיה המוסמכת במעבדה זו למוכנות הטיסה ותנגיש שעון אטומי מעשי למגוון משימות חלל," אמרה אלי.
שעוני אטום מבוססי קרקע היו מזמן אבן היסוד ברוב הניווט ברכב החלל מכיוון שהם מספקים נתוני שורש הנחוצים למיקום מדויק. DSAC תספק את אותה יציבות ודיוק לחלליות שחוקרות את מערכת השמש. באותו אופן שבו מערכות מיקום גלובלי מודרניות, או GPS, משתמשות באותות חד כיווניים כדי לאפשר שירותי ניווט יבשתי, השעון האטומי Deep Space יספק יכולת דומה בניווט בחלל העמוק - בדיוק כה קיצוני שנדרשים החוקרים. להסביר בזהירות את השפעות היחסות, או את התנועה היחסית של צופה ואובייקט שנצפה, כפי שהושפעו מכוח הכבידה, המרחב והזמן. למשל, יש לתקן שעונים בלוויין מבוסס GPS, על מנת להסביר את האפקט הזה, או שתיקוני הניווט שלהם מתחילים להיסחף.
במסגרת המעבדה שופץ הדיוק של האטום החלל העמוק, כדי לאפשר סחיפה של לא יותר משנה ננו-שנייה תוך 10 ימים, עקב עבודתם של מהנדסי נאס"א ב- JPL. במהלך 20 השנים האחרונות הם שיפרו ומזעור בהתמדה את שעון האטום של מלכודת הכספית-יון, והכינו אותו לפעולה בסביבה הקשה של החלל העמוק.
השעון המעודכן הוא מכשיר אטומי זעיר כספית שצוות ה- DSAC יטוס כמטען על מסלול כדור הארץ בניסוי לשנה כדי לאמת את יכולת הפעולה שלו בחלל ואת התועלת שלו לניווט חד כיווני.
"שימוש פוטנציאלי ב- DSAC במשימה עתידית יהיה במעקב אחר אורביטר הסיור במאדים," אמר אלי. אורביטר הסיור במאדים של נאס"א שיגר למאדים בשנת 2005 במשימה שכללה מסע ללמוד יותר על התפלגות והיסטוריה של מי מאדים - קפואים, נוזלים או אדים. המסלול סיים את שלב המדע הראשוני בשנת 2008 והמשיך לעבוד במשימה מורחבת. שעונים אטומיים הם השיטה המדויקת ביותר לזמן-זמן הידועה ומשמשת כסטנדרט העיקרי לשירותי חלוקת זמן בינלאומיים - לשליטה בתדירות שידורי הטלוויזיה, ובמערכות לוויין ניווט עולמיות כמו מערכת מיקום גלובלית.
למידע נוסף ראו באתר DSAC.
מקור: מרכז טיסת החלל במרשל
