Reloj atómico utilizado para la navegación por radio en el espacio.
El Reloj Atómico del Espacio Profundo ( DSAC ) era un reloj atómico miniaturizado y ultrapreciso de iones de mercurio para una navegación por radio precisa en el espacio profundo. DSAC fue diseñado para ser mucho más estable que los relojes de navegación existentes, con una deriva de no más de 1 nanosegundo en 10 días. [3] Se espera que un DSAC no incurra en más de 1 microsegundo de error en 10 años de operaciones. [4] Se espera que los datos de DSAC mejoren la precisión de la navegación en el espacio profundo y permitan un uso más eficiente de las redes de seguimiento. El proyecto fue gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y se implementó como parte de la misión del Programa de Prueba Espacial 2 (STP-2) de la Fuerza Aérea de EE. UU. a bordo de un cohete Falcon Heavy de SpaceX el 25 de junio de 2019. [2]
El Reloj Atómico del Espacio Profundo se activó el 23 de agosto de 2019. [5] Tras una extensión de la misión en junio de 2020, [6] DSAC se desactivó el 18 de septiembre de 2021 después de dos años de funcionamiento. [7]
Descripción general
Los relojes atómicos terrestres actuales son fundamentales para la navegación en el espacio profundo; sin embargo, son demasiado grandes para volar en el espacio. Esto da como resultado que los datos de seguimiento se recopilen y procesen aquí en la Tierra (un enlace bidireccional) para la mayoría de las aplicaciones de navegación en el espacio profundo. [4] El Reloj Atómico del Espacio Profundo (DSAC) es un reloj atómico miniaturizado y estable de iones de mercurio que es tan estable como un reloj terrestre. [4] La tecnología podría permitir la navegación por radio autónoma para eventos críticos en el tiempo de las naves espaciales, como la inserción en órbita o el aterrizaje, prometiendo nuevos ahorros en los costos de operaciones de la misión. [3] Se espera que mejore la precisión de la navegación en el espacio profundo, permita un uso más eficiente de las redes de seguimiento y produzca una reducción significativa de las operaciones de apoyo terrestre. [3] [8]
Sus aplicaciones en el espacio profundo incluyen: [4]
- Realice un seguimiento simultáneo de dos naves espaciales en un enlace descendente con la Deep Space Network (DSN).
- Mejore la precisión de los datos de seguimiento en un orden de magnitud utilizando la capacidad de seguimiento de enlace descendente en banda Ka del DSN.
- Mitigue la sensibilidad climática de la banda Ka (en comparación con la banda X bidireccional ) al poder cambiar de una antena receptora afectada por el clima a una en una ubicación diferente sin interrupciones en el seguimiento.
- Realice un seguimiento más prolongado utilizando todo el período de visualización de la nave espacial de una antena terrestre. En Júpiter, esto produce un aumento del seguimiento del 10 al 15%; en Saturno, crece hasta el 15-25%, y el porcentaje aumenta cuanto más lejos viaja una nave espacial.
- Realice nuevos descubrimientos como instrumento científico de radio con capacidad de banda Ka con una mejora de 10 veces en la precisión de los datos tanto para la ciencia de la gravedad como de la ocultación y entregue más datos gracias a la flexibilidad operativa del seguimiento unidireccional.
- Explore el espacio profundo como elemento clave de un sistema de navegación autónomo en tiempo real que rastrea señales de radio unidireccionales en el enlace ascendente y, junto con la navegación óptica , proporciona una navegación absoluta y relativa sólida.
- Fundamental para los exploradores humanos que requieren datos de navegación en tiempo real.
Principio y desarrollo.
Durante 20 años, los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA han estado mejorando y miniaturizando constantemente el reloj atómico de la trampa de iones de mercurio. [3] La tecnología DSAC utiliza la propiedad de la frecuencia de transición hiperfina de los iones de mercurio a 40,50 GHz para "dirigir" eficazmente la salida de frecuencia de un oscilador de cuarzo a un valor casi constante. DSAC hace esto confinando los iones de mercurio con campos eléctricos en una trampa y protegiéndolos aplicando campos magnéticos y blindaje. [4] [9]
Su desarrollo incluye un vuelo de prueba en órbita terrestre baja , [10] mientras utiliza señales GPS para demostrar la determinación precisa de la órbita y confirmar su desempeño en radionavegación .
El Reloj Atómico del Espacio Profundo-2, una versión mejorada del DSAC, volará en la misión VERITAS a Venus en 2028. [11]
Despliegue
La unidad de vuelo está alojada, junto con otras cuatro cargas útiles, en el satélite Orbital Test Bed, proporcionado por General Atomics Electromagnetic Systems , utilizando el bus satelital Swift. [12] [13] Fue desplegado como nave espacial secundaria durante la misión del Programa de Prueba Espacial 2 (STP-2) de la Fuerza Aérea de EE. UU. a bordo de un cohete SpaceX Falcon Heavy el 25 de junio de 2019. [2]
Referencias
- ^ "Reloj atómico del espacio profundo (DSAC)". Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA . Consultado el 10 de diciembre de 2018 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
- ^ abc Sempsrott, Danielle (25 de junio de 2019). "Despliegues del reloj atómico del espacio profundo de la NASA". NASA . Consultado el 29 de junio de 2020 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
- ^ abcd Boen, Brooke (16 de enero de 2015). "Reloj atómico del espacio profundo (DSAC)". NASA/ JPL -Caltech. Archivado desde el original el 11 de noviembre de 2020 . Consultado el 28 de octubre de 2015 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
- ^ abcde "Reloj atómico del espacio profundo" (PDF) . NASA. 2014 . Consultado el 27 de octubre de 2015 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
- ^ Samuelson, Anelle (26 de agosto de 2019). "La NASA activa el reloj atómico del espacio profundo". NASA . Consultado el 26 de agosto de 2019 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
- ^ "La NASA amplía la misión del reloj atómico en el espacio profundo". NASA/JPL-Caltech. 24 de junio de 2020 . Consultado el 29 de junio de 2020 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
- ^ O'Neill, Ian J. (5 de octubre de 2021). "Trabajar horas extras: el reloj atómico del espacio profundo de la NASA completa la misión". NASA . Consultado el 5 de octubre de 2021 .
- ^ "La NASA probará el reloj atómico para mantener las misiones espaciales a tiempo". Gizmag. 30 de abril de 2015 . Consultado el 28 de octubre de 2015 .
- ^ "DSAC (reloj atómico del espacio profundo)". NASA . Recursos de observación de la Tierra. 2014. Archivado desde el original el 17 de agosto de 2020 . Consultado el 28 de octubre de 2015 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
- ^ David, Leonard (13 de abril de 2016). "La nave espacial propulsada por propulsor 'verde' se lanzará en 2017". Espacio.com . Consultado el 15 de abril de 2016 .
- ^ "El reloj atómico del espacio profundo avanza hacia una mayor autonomía de las naves espaciales". JPL . NASA . 30 de junio de 2021 . Consultado el 19 de julio de 2021 .
- ^ General Atomics completa las pruebas listas para el lanzamiento del satélite del banco de pruebas orbital. General Atomics Electromagnetic Systems, comunicado de prensa del 3 de abril de 2018.
- ↑ OTB: La Misión Archivado el 19 de septiembre de 2018 en Wayback Machine . Tecnología satelital de Surrey. Consultado el 10 de diciembre de 2018.
enlaces externos
- DSAC: Descripción y Operaciones de Misión Nominal