नासा ने एक नई, सुपर-सटीक, अंतरिक्ष-आधारित परमाणु घड़ी पर स्विच किया है, जो एजेंसी को उम्मीद है कि एक दिन अंतरिक्ष यान खुद को पृथ्वी की घड़ियों पर भरोसा किए बिना गहरे अंतरिक्ष के माध्यम से ड्राइव करने में मदद करेगा।
इसे डीप स्पेस एटॉमिक क्लॉक (डीएसएसी) कहा जाता है, और यह अपने छोटे फ्रेम में फंसे पारा आयनों के व्यवहार को मापकर काम करता है। यह जून के बाद से कक्षा में है, लेकिन यह पहली बार 23 अगस्त को सफलतापूर्वक सक्रिय हो गया था। यह बिल्कुल भी आकर्षक नहीं है - सिर्फ चार स्लाइस टोस्टर के आकार के बारे में एक ग्रे बॉक्स और तारों से भरा, जिल सेबर्ट, एक एयरोस्पेस इंजीनियर और एक नासा में इस परियोजना के नेताओं ने लाइव साइंस को बताया। लेकिन उस निराधार आकार का बिंदु यह है: सुएबर्ट और उनके सहयोगी किसी भी अंतरिक्ष यान पर लोड करने के लिए पर्याप्त रूप से एक घड़ी को इंजीनियर करने के लिए काम कर रहे हैं और पृथ्वी पर अपने रेफ्रिजरेटर के आकार के चचेरे भाई से किसी भी इनपुट के बिना गहन अंतरिक्ष में जटिल युद्धाभ्यास का मार्गदर्शन करने के लिए पर्याप्त सटीक हैं।
आपको अंतरिक्ष के चारों ओर अपना रास्ता खोजने के लिए एक सटीक घड़ी की आवश्यकता है क्योंकि यह बड़ा और खाली है। ऐसी कुछ जगहें हैं जिनके द्वारा आपकी स्थिति या वेग का अंदाज़ा लगाया जा सकता है, और अधिकांश सटीक जानकारी देने के लिए बहुत दूर हैं। इसलिए जहाज को मोड़ने या उसके थ्रस्टरों को आग लगाने के हर फैसले पर, सेउबर्ट ने कहा, तीन सवालों से शुरू होता है: मैं कहां हूं? मैं कितनी तेजी से आगे बढ़ रहा हूं? और किस दिशा में?
उन सवालों के जवाब देने का सबसे अच्छा तरीका उन वस्तुओं को देखना है जिनके लिए उत्तर पहले से ही ज्ञात हैं, जैसे कि पृथ्वी पर रेडियो ट्रांसमीटर, या अंतरिक्ष के माध्यम से ज्ञात कक्षीय पटरियों के बाद जीपीएस उपग्रह। बिंदु A पर सटीक समय के साथ प्रकाश की गति पर एक संकेत भेजें और मापें कि बिंदु B को प्राप्त करने में कितना समय लगता है। यह आपको A और B के बीच की दूरी बताता है। दो और स्थानों से दो और संकेत भेजें, और आपके पास होगा पर्याप्त जानकारी यह जानने के लिए कि बिंदु B त्रि-आयामी अंतरिक्ष में कहाँ है। (यह है कि आपके फोन पर जीपीएस सॉफ्टवेयर कैसे काम करता है: अलग-अलग परिक्रमा करने वाले उपग्रहों द्वारा प्रसारित समय हस्ताक्षरों में मिनट के अंतर की लगातार जाँच करके।)
अंतरिक्ष में नेविगेट करने के लिए, नासा वर्तमान में एक समान लेकिन कम सटीक प्रणाली पर निर्भर करता है, सेउबर्ट ने कहा। अधिकांश परमाणु घड़ियां और प्रसारण उपकरण पृथ्वी पर हैं, और वे सामूहिक रूप से डीप स्पेस नेटवर्क के रूप में जाने जाते हैं। इसलिए नासा आमतौर पर एक ही बार में तीन स्रोतों से अंतरिक्ष यान की स्थिति और वेग की गणना नहीं कर सकता है। इसके बजाय, एजेंसी मापों की एक श्रृंखला का उपयोग करती है क्योंकि पृथ्वी और अंतरिक्ष यान अंतरिक्ष यान की दिशा और स्थिति को कम करने के लिए समय के साथ अंतरिक्ष में जाते हैं।
एक अंतरिक्ष यान के लिए यह जानने के लिए कि यह कहाँ है, इसे डीप स्पेस नेटवर्क से सिग्नल प्राप्त करने की आवश्यकता है, सिग्नल की दूरी तय करने और प्रकाश की गति का उपयोग करने के लिए दूरी का निर्धारण करने में लगने वाले समय की गणना करें। "यह बहुत ही सटीक तरीके से करने के लिए, आप। उन समयों को मापने में सक्षम होने की आवश्यकता है - सिग्नल-भेजे गए और सिग्नल-प्राप्त समय - जितना संभव हो उतना सटीक। और जमीन पर, जब हम अपने डीप स्पेस नेटवर्क से ये सिग्नल भेज रहे हैं, हमारे पास परमाणु घड़ियां हैं जो बहुत सटीक हैं और सटीक, "सेउबर्ट ने कहा। "अब तक, हमारे पास जो घड़ियां हैं, वे एक अंतरिक्ष यान पर उड़ान भरने के लिए पर्याप्त रूप से छोटी और कम शक्ति वाली हैं। उन्हें अल्ट्रैटेबल ऑसिलेटर कहा जाता है, जो कि पूर्ण मिथ्या नाम है। वे अचूक नहीं हैं। वे उस संकेत को रिकॉर्ड करते हैं- समय मिला, लेकिन यह बहुत कम सटीकता है। "
क्योंकि अंतरिक्ष यान में स्थित स्थान डेटा इतना अविश्वसनीय है, यह पता लगाने के लिए कि कैसे नेविगेट करना है - जब एक थ्रस्टर या परिवर्तन पाठ्यक्रम को चालू करना है, उदाहरण के लिए - बहुत अधिक जटिल है और पृथ्वी पर किया जाना है। दूसरे शब्दों में, पृथ्वी पर लोग सैकड़ों या लाखों मील दूर से अंतरिक्ष यान चला रहे हैं।
"लेकिन अगर आप एक परमाणु घड़ी के साथ बोर्ड पर उस सिग्नल प्राप्त समय को बहुत सटीक रूप से रिकॉर्ड कर सकते हैं, तो अब आपके पास बोर्ड पर उस ट्रैकिंग डेटा के सभी को इकट्ठा करने और अपने कंप्यूटर और अपने रेडियो को डिजाइन करने का अवसर है, ताकि अंतरिक्ष यान खुद ड्राइव कर सके" उसने कहा।
नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियों ने पहले भी परमाणु घड़ियों को अंतरिक्ष में रखा है। हमारे पूरे जीपीएस सैटेलाइट बेड़े में परमाणु घड़ियां हैं। लेकिन, अधिकांश भाग के लिए, वे लंबे समय तक काम के लिए बहुत गलत और अनिच्छुक हैं, सेउबर्ट ने कहा। अंतरिक्ष में पर्यावरण पृथ्वी पर एक शोध प्रयोगशाला की तुलना में बहुत अधिक मोटा है। जैसे ही सूरज की रोशनी अंदर और बाहर गुजरती है, तापमान बदल जाता है। विकिरण स्तर ऊपर और नीचे जाते हैं।
"यह स्पेसफ्लाइट की एक अच्छी तरह से ज्ञात समस्या है, और हम आमतौर पर विकिरण-कठोर भागों को भेजते हैं जो हमने प्रदर्शन किया है वे समान विकिरण के साथ विभिन्न विकिरण वातावरण में काम कर सकते हैं," उसने कहा।
लेकिन विकिरण अभी भी इलेक्ट्रॉनिक्स के संचालन के तरीके को बदलता है। और उन परिवर्तनों को प्रभावित करता है संवेदनशील उपकरण परमाणु घड़ियों का उपयोग समय को फिसलने से मापने के लिए करते हैं, अशुद्धियों को पेश करने की धमकी देते हैं। एक दिन में कई बार, सेउबर्ट ने बताया, वायु सेना जीपीएस उपग्रहों की घड़ियों को जमीन पर घड़ियों के साथ सिंक से बाहर बहने से रोकने के लिए सुधार अपलोड करती है।
डीएसएसी का लक्ष्य, उसने कहा, एक ऐसी प्रणाली स्थापित करना है जो न केवल पोर्टेबल और सरल है, बल्कि किसी भी अंतरिक्ष यान पर स्थापित किया जा सकता है, बल्कि पृथ्वी-आधारित टीमों से निरंतर समायोजन की आवश्यकता के बिना लंबे समय तक अंतरिक्ष में काम करने के लिए पर्याप्त है।
पृथ्वी के संकेतों का उपयोग करते हुए अधिक सटीक गहरे-अंतरिक्ष नेविगेशन की अनुमति देने के अलावा, इस तरह की घड़ी एक दिन दूर के चौकी पर जाने वाले अंतरिक्ष यात्रियों को वैसे ही मिल सकती है जैसे हम पृथ्वी पर अपने मानचित्रण उपकरणों के साथ करते हैं, सेउबर्ट ने कहा। डीएसएसी उपकरणों से लैस उपग्रहों का एक छोटा सा बेड़ा पृथ्वी के जीपीएस सिस्टम के स्थान पर चंद्रमा या मंगल की परिक्रमा कर सकता है और इस नेटवर्क को दिन में कई बार सुधार की आवश्यकता नहीं होगी।
सड़क से नीचे, उसने कहा, DSAC या इसी तरह के उपकरण पल्सर नेविगेशन सिस्टम में एक भूमिका निभा सकते हैं, जो अंतरिक्षयान को पृथ्वी से किसी भी इनपुट के बिना नेविगेट करने की अनुमति देने के लिए अन्य स्टार सिस्टम से प्रकाश के पल्सिंग जैसी चीजों के समय को ट्रैक करेगा।
अगले वर्ष के लिए, हालांकि, लक्ष्य यह है कि यह पहला DSAC ठीक से काम करे क्योंकि यह पृथ्वी के करीब परिक्रमा करता है।
"हमें क्या करने की आवश्यकता है, यह अनिवार्य रूप से सीखें कि उस वातावरण में ठीक से काम करने के लिए घड़ी को कैसे ट्यून किया जाए," सेउबर्ट ने कहा।
उन्होंने कहा कि डीएसएसी चालक दल इस साल डिवाइस को ट्यून करते समय सीखता है कि उन्हें सड़क के नीचे लंबी दूरी के मिशनों पर इसी तरह के उपकरणों का उपयोग करने के लिए तैयार करना चाहिए।
