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Es ist Zeit! Die orbitale Atomuhr der NASA ist ein Segen für die Weltraumnavigation – wenn sie lange genug funktioniert • The Register

by drbyos
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Die NASA hat die erste Weltraumuhr mit eingeschlossenen Ionen demonstriert, die den Weg für die Echtzeitnavigation im Weltraum ebnen könnte.

Gemeldet in Natur, haben die Ergebnisse von mehr als einem Jahr Experimenten gezeigt, dass die optische Ionenuhr die aktuellen Weltraumuhren um eine Größenordnung übertrifft. NASA-Ingenieure glauben, dass das Leistungsniveau zeigt, dass der Ansatz verwendet werden könnte, um eine Navigation von Weltraumsonden nahezu in Echtzeit zu ermöglichen.

Derzeit verwenden GPS-Satelliten Atomuhren als Teil von Navigationssystemen, aber dem Ansatz sind Grenzen gesetzt. Sie verlassen sich auf Atome, die von einer Gaszelle eingeschlossen sind, um als Messgerät für die Uhr zu dienen, aber die Langzeitstabilität von Gaszellenuhren kann leiden, wenn die Atome mit den “Wänden” der Zelle kollidieren und Drift verursachen. GPS-Systeme erhalten Signale von erdgebundenen Atomuhren, um die Instabilität zu korrigieren. Aber das wird schwieriger, je tiefer man in den Weltraum vordringt. Lichtsignale können manchmal bis zu 20 Minuten brauchen, um von der Erde zum Mars zu gelangen, sodass Navigatoren nicht in letzter Minute den Weg eines Raumfahrzeugs ändern können.

Trapped-Ion-Atomuhren, bei denen geladene Atome durch einen elektromagnetischen Käfig daran gehindert werden, mit Wänden zu kollidieren, gibt es seit den frühen 2000er Jahren und sind genauer als frühere Ansätze zur atomaren Zeitmessung, die es seit den 1950er Jahren gibt. Die Deep Space Atomic Clock der NASA verliert alle 10 Millionen Jahre eine Sekunde, wie in kontrollierten Tests auf der Erde nachgewiesen wurde.

Im Jahr 2019 startete die NASA die gefangene Ionenuhr in eine Umlaufbahn um die Erde. Es war einer von 24 Satelliten der SpaceX-Mission Falcon Heavy Rocket.

Eric Burt, ein Wissenschaftler am California Institute of Technology und Hauptmitglied des technischen Personals am Jet Propulsion Lab der NASA, und Kollegen haben gezeigt, dass seine Kurz- und Langzeitstabilität ein Jahr nach dem Betrieb die aktuelle Weltraumuhrentechnologie um übertraf 10 mal.

Das Papier behauptet, dass Schwankungen in Strahlung, Temperatur und Magnetfeldern die Leistung der Uhr nicht einzuschränken schienen, was sie für den Betrieb in der extremen Umgebung des Weltraums geeignet macht. All dies, obwohl kurz nach Beginn der Tests ein Fehler aufgetreten ist.

Tests im Weltraum bestätigten eine “Drift” von etwa 10-16 Sekunden pro Tag und übertrifft damit die Leistung der aktuellen Weltraumuhr um eine Größenordnung.

Es gibt nur einen Haken: Zeit. Das heißt, die aktuelle Deep Space Atomic Clock hat eine prognostizierte Lebensdauer von drei bis fünf Jahren, weit unter dem, was für eine Mission zum Mars und darüber hinaus benötigt werden könnte.

Die Autoren versprechen zwar, die Lebensdauer der neuen Uhr auf 10 Jahre oder darüber hinaus zu verlängern, weisen jedoch darauf hin, dass die Entwicklung von Weltraumuhren mit eingeschlossenen Ionen Anwendungen in der Einweg-Navigation für die Erforschung des Weltraums eröffnen könnte, ohne dass Sie nach Hause telefonieren müssen. ®

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