精密な無線航法—無線周波数を使用して位置を特定すること—は、すべての深宇宙探査ミッションの成功に不可欠です。ナビゲーション技術を改善するために、Deep Space Atomic Clock（DSAC）と呼ばれる小さなデモンストレーションミッションが将来のNASAミッションの一部として飛行し、今日の100倍も安定した小型の超精密水銀イオン原子時計を検証します最高のナビゲーション時計。
ミッションは現在、2013年の予備設計レビューに向けて準備が進められており、イリジウムNEXT宇宙船にホスト型ペイロードとして飛行する予定です。打ち上げは2015年に設定されています。
NASAは、DSACのデモンストレーションは、宇宙船が独自のタイミングとナビゲーションデータをリアルタイムで計算できるようにすることで、深宇宙ナビゲーションの実施方法に革命をもたらすと述べています。この片道ナビゲーション技術は、情報が地球に送信される現在の双方向システムを改善し、地上チームがタイミングとナビゲーションを計算し、それを宇宙船に送信する必要があります。リアルタイムのオンボードナビゲーション機能は、信号の遅延が大きすぎてイベント中に宇宙船とやり取りできない場合に、惑星の着陸や惑星の「フライバイ」などのタイムクリティカルなイベントを実行するNASAの機能を改善するための鍵です。
「将来のNASAミッションでDSACを採用すると、ナビゲーションと電波科学のデータ量が2〜3倍に増加し、データ品質が最大10倍向上し、より柔軟で拡張可能な一方向の無線ナビゲーションアーキテクチャに移行することでミッションコストが削減されます。」カリフォルニア州パサデナにあるNASAのジェット推進研究所での深宇宙原子時計技術デモンストレーションの主任研究員であるトッドエリー。プロジェクトは、NASAのオフィスのために、アラバマ州ハンツビルにあるマーシャル宇宙飛行センターによって管理されているNASAの技術デモンストレーションミッションプログラムの一部です。ワシントンの主任技術者の。
DSACによって有効化された一方向の深宇宙航法は、既存の深宇宙ネットワークを現在の双方向システムよりも効率的に使用するため、新しいアンテナや関連コストを追加することなくネットワークの容量を拡張できます。深宇宙の将来の人間の探査は、既存のシステムで現在提供できるよりも、深宇宙ネットワークからのより多くの追跡を必要とするため、これは重要です。
「ディープスペースアトミッククロックの飛行実証ミッションは、この実験室に適した技術を飛行準備に進め、実用的な原子時計をさまざまな宇宙ミッションで利用できるようにします」とエリー氏は語った。
地上の原子時計は、正確な測位に必要なルートデータを提供するため、ほとんどの宇宙船ナビゲーションの要となっています。 DSACは、太陽系を探査する宇宙船と同じ安定性と精度を提供します。最新の全地球測位システム（GPS）が一方向の信号を使用して地上ナビゲーションサービスを有効にするのとほぼ同じ方法で、深宇宙原子時計は深宇宙ナビゲーションで同様の機能を提供します-研究者が必要とする非常に高い精度相対性の影響、または重力、空間、時間の影響を受ける観測者と観測対象の相対運動を注意深く説明する。たとえば、GPSベースの衛星の時計は、この影響を考慮して修正する必要があります。そうしないと、ナビゲーションの修正がずれ始めます。
実験室の設定では、深宇宙原子時計の精度は、JPLのNASAエンジニアの作業により、10日間で1ナノ秒以下のドリフトを可能にするように改善されました。過去20年にわたって、彼らは水銀イオントラップ原子時計を着実に改善および小型化し、深宇宙の過酷な環境で動作するように準備を進めてきました。
更新された時計は、小型の水銀イオン原子デバイスで、DSACチームは1年間の実験で地球軌道上にペイロードとして飛行し、宇宙での操作性と一方向ナビゲーションの有用性を検証します。
「将来のミッションでのDSACの潜在的な使用は、火星偵察オービターへのフォローアップになるでしょう」とエリーは言いました。 NASAの火星偵察オービターは、2005年に火星に打ち上げられました。ミッションには、火星の水の分布と歴史についての探求が含まれていました-凍結、液体、または蒸気。オービターは2008年にその主要な科学フェーズを完了し、拡張ミッションで作業を続けています。原子時計は、最も正確な既知の計時方法であり、国際時間配信サービスの主要な標準として使用されており、テレビ放送の周波数を制御したり、全地球測位システムなどのグローバルナビゲーション衛星システムで使用されています。
詳細については、DSACのWebサイトを参照してください。
ソース：マーシャル宇宙飛行センター
