سیروس برزو: در ماموریت کاوشگران دورپرواز، زمانبندی دقیق برای ناوبری امری حیاتی است، اما بسیاری از کاوشگران وسیله فوق دقیقی جهت این کار ندارند. به همین دلیل آزمایشگاه پیشران جت ناسا در پاسادنا که قریب ۲۰ سال است برای طراحی و ساخت چنین ابزاری تلاش می کند اعلام کرد سرانجام موفق به ساختن یک زمان سنج با دقت بسیار بالا شده است. این وسیله که ساعت اتمی فضای عمیق (Deep Space Atomic Clock –DSAC) نام گرفته از این پس می تواند مراکز هدایت پرواز را در به بهره برداری بیشتر از کاوشگران دور پرواز کمک کند.
در حال حاضر ردیابی ماموریتها مبتنی بر تجزیه و تحلیل بازیافت اطلاعات دریافتی از کاوشگران صورت میگیرد به این معنا که آنتنهای زمینی علامتهای دقیق و متمرکز را به کاوشگران میفرستند، این علائم بعد از برخورد به آنتن کاوشگر به زمین باز میگردد و ناسا از تفاوت زمان بین ارسال و دریافت پاسخ برای محاسبه مکان، سرعت و مسیر آن استفاده میکند. یک ایستگاه زمینی باید منتظر بماند تا کاوشگر به علامت پاسخ بازگشت دهد، بنابراین یک ایستگاه برای انجام هر یک از عملیات آنها به زمانی طولانی نیاز است و با توجه به سرعت بالای کاوشگران در پروازهای دور و بعد مسافت، مشکلاتی ایجاد میشود. این روش، اگرچه در حال حاضر قابل اعتماد ترین راه بهشمار می رود اما باید خیلی کارآمدتر شود زیرا کاوشگر نیاز دارد تا به جای تصمیم گیریهای ناوبری از زمین، خود در زمان مورد انتظار عمل کند.
تاد الی (Todd Ely) محقق آزمایشگاه پیشران جت ناسا (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) می گوید:«حرکت در عمق فضا، به اندازه گیری مسافتهای وسیع با استفاده از دانش ما برای ارسال علائم رادیویی در فضا نیاز دارد. حرکت به طور مرتب نیاز به اندازه گیری در اندازه یک متر یا دقیق تر دارد. امواج رادیویی با سرعت نور حرکت میکنند و این بدان معنی است که ما باید زمان پرواز خود را با دقت چند نانو ثانیه اندازه گیری کنیم. انجام این کار در فضا همان چیزی است که ما را به ساعت اتمی نیازمند می کند».
طرح ساعت اتمی با هدف ارائه زمان دقیق در زمانبندی ماموریتهای آینده ناسا ارائه می شود. سفینه فضایی با استفاده از این فناوری جدید دیگر به ردیابی دو طرفه متکی نیست. یک کاوشگر میتواند از یک علامت فرستاده شده از زمین برای محاسبه موقعیت، بدون بازگشت علامت استفاده کند و منتظر دستور از زمین-فرآیندی که می تواند ساعتها طول بکشد- نماند. این کار اجازه میدهد تا عملیات کارآمدتر، مانور دقیقتر و تنظیمات در موقعیتهای غیرمنتظره با سرعت بیشتر صورت گیرد و کاوشگر را قادر میسازد تا بر اهداف ماموریت تمرکز یابد و نه مرتبا به تنظیم موقعیت خود اقدام کند و منتظر بماند تا آنتنها وضعیت را به زمین بفرستند و دستور بگیرد. علاوه بر این، این نوآوری به ایستگاههای زمینی اجازه میدهد تا چندین ماهواره را در مناطق شلوغ مانند مریخ ردیابی کنند. در این صورت بر اساس گفته کارشناسان، دقت و صحت اطلاعات ردیابی پنج برابر روشهای سنتی می شود.
از ساعتهای اتمی در حال حاضر در ایستگاههای زمینی در شبکه فضایی ارتباطی ناسا (NASA’s Deep Space Network)، استفاده میشود اما مهندسان توانستهاند این ساعت را در حجمی به مراتب کوچکتر بسازند تا برای نصب در کاوشگران ماموریتهای دور پرواز آینده قابل استفاده باشد.
قرار است این فناوری در پروازی آزمایشی از آزمایشگاه به محیط فضایی برده شود. طی پرواز مداری، سامانه ناوبری فضایی (GPS) آمریکا بهطور بسیار دقیق فعالیت آن را به زمین گزارش میدهد. در صورت اثبات کارآیی، این ساعت میتواند در آینده با افزایش تعداد ردیابی باعث بهبود کیفیت دادهها شود. کارشناسان معتقدند همگرایی این ساعت با ناوبری رادیویی میتواند در ناوبری مورد نیاز برای سفرهای فراتر از منظومه شمسی و ماموریتهای اکتشافی آینده بسیار عمیق در فضا به ما کمک کند.
فن آوریهای ساعت اتمی همچنین میتواند وضعیت سامانه ناوبری فضایی (GPS) و کارآیی آن را برای کاربران در سراسر جهان بهبود بخشد نتایج آزمایشهای انجام شده در زمین نشان میدهد ساعت اتمی جدید تا ۵۰ برابر بیشتر از ساعتهای اتمی که فعلا بهکار می روند میتواند جابهجایی در GPS را بالا ببرد.
الی گفت:«هدف ما بهبود ناوبری عمیق فضایی و توسعه علم با استفاده از این سامانه است. اگر از آن برای اطمینان در دسترس بودن و عملکرد مداوم سیستم GPS استفاده شود، میتواند تأثیر واقعی و بلافاصله برای روی زمین هم داشته باشد».
برنامه ساعت اتمی فضای عمیق حاصل مشارکت اداره ماموریت فناوری فضایی ناسا (NASA’s Space Technology Mission Directorate) و دفتر برنامههای ارتباطات فضایی و ناوبری (Space Communications and Navigation program office) است و باید در سال جاری مسیحی عملیاتی شود.
این طرح توسط نیروی هوایی آمریکا تحت عنوان برنامه فناوری فضایی (Space Technology Program-STP-2) به اجرا در میآید.