NASA的深空原子（zǐ）鍾將前往近地軌道進行為期一年的測設 來源：英國《科學（xué）新聞》網站

你（nǐ）想過嗎？有朝一日，遨遊太（tài）陽係可（kě）能會像搭乘公共汽車上（shàng）班一樣容易——自動駕駛宇宙飛船運（yùn）送宇航員穿越深空，類似GPS的定位係統將引導遊客在其他行星和衛星表麵穿越各種地形。但要實現這些充滿未來（lái）感的導航計劃（huá），航（háng）天器和衛星（xīng）需要配備計時精（jīng）度極高的時鍾，這就是美國國家航空航（háng）天局（NASA）的深空原子鍾。

據英國《科學（xué）新聞》周刊網站近日（rì）報道（dào），一個深空原子鍾樣本於24日試飛，有望成（chéng）為有史以來（lái）最穩定的太空原子鍾。該（gāi）項目首席（xí）研（yán）究員、NASA噴氣推進實驗室的伊爾·舒伯特在新聞發布會（huì）上說，這種迷你原子鍾將安裝在未來的宇宙飛船或衛星上，可能（néng）“徹底改變我們的航天器在深空的導航方式”。

新原子鍾為何這麽（me）靠（kào）譜

據悉，NASA的深空原子鍾對每一秒計量的一致程度（dù）大約是GPS衛星上原子鍾的50倍（bèi）——也就是每1000萬年才會出現（xiàn）1秒鍾的偏差（chà），與NASA“深空網絡”所使用的地麵原子鍾的精度相當。地麵原子鍾利用無線電天線與整個太陽係的航天任務（wù）進行通信。但與那些冰（bīng）箱大小的原子（zǐ）鍾不（bú）同，烤麵（miàn）包機大小的深空原子（zǐ）鍾（zhōng）更小（xiǎo），可以搭載在航（háng）天器上。

新原子鍾為何這麽可靠呢（ne）？該項目研究員、NASA噴氣推進（jìn）實驗室的托德·埃利解釋說，這種新的（de）原子鍾利用帶電的汞（gǒng）原子或離子來（lái）計時，而目前地球GPS衛星上的原子鍾則使用中性的銣原子來計時。由於深空原（yuán）子鍾內（nèi）部的汞原子帶有電荷，它們會被困（kùn）在（zài）電（diàn）場中，因而無法與其容器壁相互作用；相比之下，GPS原子鍾內部的（de）這種（zhǒng）相互作用（yòng）會導致（zhì）銣原子（zǐ）失去節奏。

GPS衛星（xīng）時鍾需要地球上的指揮中心每天進行兩次修正，但新的原子（zǐ）鍾更（gèng）加可靠，不需要頻繁修正。埃利說：“如果你有深空原子鍾，那麽每天兩次（修正）可能會變成（chéng）數周一次，甚至數月一次。”

從雙向中繼變單向導航

那麽，深空原子鍾（zhōng）最大的作用是什麽？研究人員稱，主要是幫助（zhù）航天器實現自主導航。舒伯特（tè）說：“今（jīn）天探索深（shēn）空的每一台（tái）航天器都依賴在地球上進行的導航操作。”

他解釋道，地麵天線通過雙向中（zhōng）繼係統（two-way relay system）向航天器發送信（xìn）號，然後航天器把信號發射回來。通過測量信號的往（wǎng）返時間，“深空網絡”的地麵原子鍾可以幫（bāng）助確定航天器的位置。這種導航方法意味著（zhe），無論太空探索任務在太陽係中行進至（zhì）何處，航天器仍然像一隻（zhī）被拴在地（dì）球上的（de）風箏，等待來自（zì）地（dì）球的行進指令，才能繼續前行。但是有了深空原子鍾，“我們可以過渡到（dào）所謂的單向追（zhuī）蹤”。宇宙飛船將用其來測量追蹤信號從地（dì）球抵達飛船所需的（de）時間，而無需將信號（hào）發回地麵的（de）原子鍾進行測量，這將使航天器能夠判斷自己的軌（guǐ）道。

能自我定位、自主導航的航天器可以使宇航員在不需要接收地球指令的情況下，自行穿越太陽係。埃（āi）利說：“在火星這樣的地方，（追蹤信號）往返時間為8—40分鍾；在木星，可能是（shì）一個半小時；而在土星，則是兩個半小時（shí）。”

由於飛（fēi）行器能自我定位，宇航員可以更加靈活地開展行動，更及（jí）時地（dì）對意外情況作出反應。

在其他星球上，探測器可利用其攜帶的深空原子鍾（zhōng）來廣播（bō）帶有精確時間標記的信（xìn）號，任何（hé）GPS地麵接收器都可（kě）以利（lì）用這些信號，通過三角測（cè）量法確定它的位置。另外，攜帶（dài）深空原子鍾的多個航天器可以圍繞（rào）火星運行，創建出（chū）一個（gè）類似（sì）GPS的網絡，為火星上的探測（cè）車和（hé）宇航員指示方向。

進行為期一年的測試

這個（gè）原（yuán）子鍾樣本從（cóng）NASA位（wèi）於美國佛羅裏達州卡納（nà）維拉爾角的肯尼迪航天中（zhōng）心發射。研究人（rén）員將對其在近地軌道的表現進行為期（qī）一年的監測，以測試這台原子鍾在太空中（zhōng）的（de）穩定性及其一整年的運行情況。埃利說：“我們的目標（biāo）是每天誤差為2納秒左右，或者不到2納秒。”

舒伯特表（biǎo）示，如果深空（kōng）原子鍾（zhōng）在太空中試驗的（de）這一年進展順利，那麽它最早在本世紀30年代就可以開始執行任務，能（néng）為未來的（de）單向導航打好基礎。宇航（háng）員將可以（yǐ）用其在月球表麵進行導航，也可以安全地自主執行任務，前往火星以及更遠的深空。減少與地球之間（jiān）的通信——這將是航天器目前（qián）航行方式的（de）巨大改進。