En el espacio profundo un cronometraje preciso es vital para la navegación, pero muchas naves espaciales carecen de relojes precisos a bordo. Por 20 años, Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA en Pasadena, California, ha estado perfeccionando un reloj. No es un reloj de pulsera; no es algo que puedas comprar en una tienda. Es el Reloj Atómico del Espacio Profundo (DSAC), un instrumento perfecto para la exploración del espacio profundo.

En la actualidad, la mayoría de las misiones se basan en antenas terrestres emparejadas con relojes atómicos para la navegación. Las antenas terrestres envían señales de enfoque estrecho a las naves espaciales, cuales, Sucesivamente, devolver la señal. La NASA usa la diferencia de tiempo entre enviar una señal y recibir una respuesta para calcular la ubicación de la nave espacial, velocidad y trayectoria.

Este método, aunque confiable, podría hacerse mucho más eficiente. Por ejemplo, una estación terrestre debe esperar a que la nave espacial devuelva una señal, por lo que una estación solo puede rastrear una nave espacial a la vez. Esto requiere que la nave espacial espere los comandos de navegación de la Tierra en lugar de tomar esas decisiones a bordo y en tiempo real.

"Navegar en el espacio profundo requiere medir grandes distancias utilizando nuestro conocimiento de cómo se propagan las señales de radio en el espacio, "dijo Todd Ely de JPL, Investigador principal de DSAC. "Navegar habitualmente requiere mediciones de distancia con una precisión de un metro o más. Dado que las señales de radio viajan a la velocidad de la luz, eso significa que necesitamos medir su tiempo de vuelo con una precisión de unos pocos nanosegundos. Los relojes atómicos han hecho esto de forma rutinaria en el suelo durante décadas. Hacer esto en el espacio es de lo que se trata DSAC ".

El proyecto DSAC tiene como objetivo proporcionar un cronometraje a bordo preciso para futuras misiones de la NASA. Las naves espaciales que utilizaran esta nueva tecnología ya no tendrían que depender del seguimiento bidireccional. Una nave espacial podría usar una señal enviada desde la Tierra para calcular la posición sin devolver la señal y esperar comandos desde tierra. un proceso que puede llevar horas. Los datos de ubicación oportunos y el control a bordo permiten operaciones más eficientes, Maniobras y ajustes más precisos ante situaciones inesperadas.

Este cambio de paradigma permite que las naves espaciales se centren en los objetivos de la misión en lugar de ajustar su posición para apuntar las antenas hacia la tierra para cerrar un enlace para el seguimiento bidireccional.

Adicionalmente, esta innovación permitiría a las estaciones terrestres rastrear múltiples satélites a la vez cerca de áreas concurridas como Marte. En ciertos escenarios, la precisión de esos datos de seguimiento excedería los métodos tradicionales en un factor de cinco.

DSAC es un prototipo avanzado de un pequeño, reloj atómico de baja masa basado en tecnología de trampa de iones de mercurio. Los relojes atómicos de las estaciones terrestres de la Red del Espacio Profundo de la NASA son aproximadamente del tamaño de un pequeño frigorífico. DSAC es aproximadamente del tamaño de una tostadora de cuatro rebanadas, y podría miniaturizarse aún más para misiones futuras.

El vuelo de prueba DSAC llevará esta tecnología del laboratorio al entorno espacial. Mientras está en órbita, La misión DSAC utilizará las señales de navegación del GPS de EE. UU. junto con un conocimiento preciso de las órbitas y los relojes de los satélites GPS para confirmar el rendimiento del DSAC. La demostración debería confirmar que DSAC puede mantener la precisión del tiempo mejor que dos nanosegundos (.000000002 segundos) durante un día. con el objetivo de lograr una precisión de 0,3 nanosegundos.

Una vez que DSAC haya demostrado su valía, las misiones futuras pueden utilizar sus mejoras tecnológicas. El reloj promete una mayor cantidad de datos de seguimiento y una mejor calidad de los datos de seguimiento. La combinación del DSAC con la navegación por radio a bordo podría garantizar que las futuras misiones de exploración tengan los datos de navegación necesarios para atravesar el sistema solar.

Las tecnologías a bordo de DSAC también podrían mejorar la estabilidad del reloj GPS y, Sucesivamente, el servicio que GPS brinda a los usuarios de todo el mundo. Los resultados de las pruebas realizadas en tierra han demostrado que el DSAC es 50 veces más estable que los relojes atómicos que se utilizan actualmente en el GPS. DSAC promete ser el reloj espacial de navegación más estable jamás volado.

"Tenemos grandes objetivos para mejorar la navegación y la ciencia en el espacio profundo mediante DSAC, ", dijo Ely." Podría tener un impacto real e inmediato para todos aquí en la Tierra si se utiliza para garantizar la disponibilidad y el rendimiento continuo del sistema GPS ".