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原子鐘性能水平表明下一代原子鐘或可實(shí)現(xiàn)深空探測器近乎實(shí)時的導(dǎo)航

2021-07-05 16:31:35 來源：科技日報

據(jù)英國《自然》雜志近日消息，第一個在宇宙中運(yùn)行的離子阱原子鐘，第一年數(shù)據(jù)顯示其性能表現(xiàn)優(yōu)異，鑒于此，美國國家航空航天局（NASA）科學(xué)家認(rèn)為，原子鐘性能水平表明這一技術(shù)將可用于下一代原子鐘，實(shí)現(xiàn)深空探測器近乎實(shí)時的導(dǎo)航。

現(xiàn)在在宇宙中使用的原子鐘，依靠密閉在一個盒子里的原子來計(jì)量時間。原子與盒壁的碰撞，阻礙了這種鐘的長期穩(wěn)定性。而離子阱原子鐘可以克服這種碰撞效應(yīng)，因?yàn)閹щ姾稍邮峭ㄟ^電磁囚禁的，從而消除了碰撞。

2019年，NASA發(fā)射了一個名叫深空原子鐘的離子阱鐘到近地軌道。這一深空原子鐘由NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，是對人們在地球上使用的原子鐘以及已經(jīng)在GPS衛(wèi)星上使用的原子鐘的“太空升級版”。NASA表示，在理想情況下，新型原子鐘將使宇宙飛船能夠更自主地導(dǎo)航到深空中的遙遠(yuǎn)天體，比如火星，而科學(xué)家們希望能夠利用深空原子鐘來精確測量宇宙飛船的位置。這樣，在深空中執(zhí)行任務(wù)的飛船就能夠在不與地球進(jìn)行太多通信的情況下自主行動，從而極大改善目前航天器的導(dǎo)航方式。

此次，美國加州理工學(xué)院科學(xué)家艾瑞克·波爾特及其同事展示了這個鐘運(yùn)行第一年的數(shù)據(jù)。盡管在測試開始沒多久的時候出現(xiàn)了一個錯誤，其短期和長期穩(wěn)定性仍然卓越。輻射、溫度和磁場似乎并未對其效能造成限制，使其適于在宇宙極端環(huán)境下運(yùn)行。

深空原子鐘現(xiàn)在預(yù)期可使用3年到5年，不過本研究團(tuán)隊(duì)成員指出，科學(xué)家們已經(jīng)完成了改進(jìn)工作，可將使用年限拓展到10年以上。對這項(xiàng)技術(shù)的后續(xù)試驗(yàn)和開發(fā)，有望用于深空探測中的單向?qū)Ш筋I(lǐng)域。

標(biāo)簽：原子鐘性能水平深空探測器實(shí)時導(dǎo)航