ساعت اتمی اعماق فضا؛ موقعیت‌یابی جدید برای فضاپیماهای ناسا
ناسا بامداد فردا یک ابزار مهم را با موشک فالکون هوی (Falcon Heavy) شرکت اسپیس ایکس (SpaceX) روانه‌ی مدار زمین خواهد کرد. ابزاری که نقشی برجسته در سفرهای بشر به اعماق فضا ایفا خواهد کرد و ساعت اتمی اعماق فضا (Deep Space Atomic Clock) نام دارد.
آزمایشگاه پیشران جت (JPL) ناسا مسئولیت طراحی و توسعه‌ی ساعت اتمی اعماق فضا را بر عهده داشته است. ابزاری که نمونه‌ای بهبودیافته از ساعت‌هایی است که پیش از این در ماهواره‌های GPS از آن‌ها استفاده شده است.
این ساعت اتمی در موقعیت‌یابی فضاپیماهایی که به فضاهای دوردست سفر می‌کنند کمک زیادی به ناسا خواهد کرد. ساعت اتمی اعماق فضا دقت مکان‌یابی فضاپیماها را تا حد زیادی افزایش خواهد داد و این کار را به فرآیندی تقریبا مستقل تبدیل خواهد کرد. به عبارتی برای موقعیت‌یابی فضاپیماها دیگر نیاز چندانی به برقراری ارتباط با زمین نخواهد بود. در این فرآیند سیگنالی از زمین به سمت فضاپیما ارسال می‌شود و ساعت اتمی درون فضاپیما زمان دقیق رسیدن سیگنال از زمین به فضاپیما را اندازه‌گیری و موقعیت و مسیر خود را محاسبه می‌کند.
در واقع این ابزار برای فضاپیما کاربردی شبیه به GPS خواهد داشت؛ این بار در فضا و با دقتی بسیار بیشتر. چرا که خطایی بسیار کوچک ممکن است باعث تغییری قابل توجه در مسیر فضاپیما شود. نتایج تست‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهند دقت ساعت اتمی اعماق فضا به اندازه‌ای است که در هر ده میلیون سال تنها یک ثانیه خطا دارد. دقت این ساعت اتمی از ساعت‌های استفاده شده در ماهواره‌های GPS پنجاه برابر بیشتر است.
پیش از این برای موقعیت‌یابی فضاپیماها نیاز به ارسال دو پیام جداگانه بود. در واقع پس از ارسال پیام از زمین به سمت فضاپیما سیگنال بار دیگر به سمت زمین بازمی‌گشت و موقعیت‌یابی در زمین انجام می‌شد. در این روش با افزایش فاصله‌ی فضاپیما از زمین و با توجه به محدودیت سرعت نور مشکلاتی ایجاد می‌شود و فضاپیما باید برای چند دقیقه منتظر دستورات بعدی از زمین باشد. این در حالی است که با توجه به محدودیت سرعت نور ارسال سیگنال از زمین به مریخ ممکن است تا ۲۰ دقیقه هم طول بکشد. مسئله‌ای که با توجه به سرعت بسیار زیاد فضاپیماها احتمال ایجاد خطرات جدی و تغییر مسیر اشتباه در سفرهای سرنشین‌دار به مقصد مریخ را افزایش می‌دهد. در صورت عملکرد قابل قبول ساعت اتمی اعماق فضا این فرآیند پس از این تا حد زیادی مستقل و به صورت یک‌طرفه انجام خواهد شد.
متخصصان ناسا پس از قرارگیری این ابزار در مدار به آزمایش عملکرد آن در فضا خواهند پرداخت. در نهایت این ابزار در انجام ماموریت‌‌هایی به مقصد نقاط دوردست، مانند مریخ، به کمک فضانوردان و طراحان ماموریت خواهد آمد. با این روش حتی می‌توان تعدادی ماهواره با ساعت اتمی را در مدار مریخ قرار داد تا مریخ‌نوردها و فضاپیماها در مریخ نیز بتوانند برای موقعیت‌یابی از سامانه‌ای شبیه به GPS استفاده کنند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از ساعت اتمی اعماق فضا در مدار زمین.
Credits: NASA
