Руководство НАСА планирует этим летом произвести запуск на околоземную орбиту новых космических атомных часов DSAC (Deep Space Atomic Clock), размер которых приблизительно соответствует размеру небольшой обувной коробки. Несмотря на столь компактные габариты, часы DSAC будут намного более точны и более устойчивы ко всем отрицательным факторам космического пространства, чем любые другие атомные часы, находящиеся сейчас в космосе. За сутки отклонение счета времени не превысит 2 наносекунд (2 миллиардных долей секунды), а за десятилетие эти часы отклонятся от реального времени не более, чем на 7 миллисекунд. И первый экземпляр часов DSAC отправится в космос при помощи следующей ракеты Falcon Heavy компании SpaceX, запуск которой намечен на июнь этого года.
Атомные часы – это самые точные измерители времени, созданные людьми. В основе работы этих часов лежит наблюдение за быстрыми явлениями, происходящими на атомарном уровне, к примеру, за излучением фотонов света атомами, которые находятся в определенных условиях и которые специально накачиваются строго дозированным количеством энергии. Точность больших наземных атомных часов настолько высока, что они не потеряют даже секунды времени за миллиарды лет.
Высокоточное измерение времени играет очень важную роль во множестве самых различных областей. Почти все научные эксперименты полагаются на безошибочный отсчет коротких промежутков времени. Спутниковая система глобального позиционирования GPS так же не смогла бы работать без возможности сверхвысокоточного хронометрирования. И космические корабли, находящиеся на орбите Земли и за ее пределами, так же полагаются на радиосигналы, несущие информацию от наземных атомных часов для точного определения местоположения и внесения корректировок в свою траекторию.
Целью, которую преследовало руководство НАСА, финансируя создание атомных часов DSAC, является независимость космических кораблей и спутников от сигналов, передаваемых с Земли. После того, как на борту космического аппарата появятся свои собственные часы DSAC, он будет способен производить коррекцию курса самостоятельно и проводить научные эксперименты, не делая пауз для того, чтобы, тратя время и драгоценное топливо, развернуть свои антенны в сторону Земли и синхронизировать время по принимаемым сигналам.
Атомные часы DSAC основаны на относительно новой технологии, которая была описана теоретически только в 2006 году. В этой технологии измеряется поведение одного единственного иона ртути, пойманного в ловушку и охлажденного при помощи света лазера. Ион ртути “тикает” намного быстрей и стабильней, чем атомы цезия, используемые в традиционных атомных часах. Помимо этого, в часах DSAC использован ряд мер, которые обеспечивают сохранность и работоспособность часов в условиях перегрузок при запуске и ускорения, в условиях космического холода, радиации и т.п. Сейчас представители НАСА сопоставляют размеры часов DSAC с размерами тостера, но в будущем их конструкция может быть миниатюризирована до еще меньших габаритных размеров.
После запуска часы DSAC, установленные на борту специализированного спутника, будут находиться на орбите в течение года. Все это время будет производиться слежение за точностью и другими параметрами работы этих часов. И если первые испытания часов пройдут успешно, то в будущем часы DSAC смогут обеспечить успех выполнения миссий в дальнем космосе, стать основой улучшенной системы GPS и многое другое.