La navegación por radio precisa, que utiliza frecuencias de radio para determinar la posición, es vital para el éxito de todas las misiones de exploración del espacio profundo. Para mejorar la tecnología de navegación, una pequeña misión de demostración llamada Reloj Espacial Atómico del Espacio Profundo (DSAC) volará como parte de una futura misión de la NASA para validar un reloj atómico de iones de mercurio ultra preciso y miniaturizado que es 100 veces más estable que el actual mejores relojes de navegación.
La misión se está preparando para su revisión de diseño preliminar en 2013, y está programada para volar como una carga útil alojada en una nave espacial Iridium NEXT. El lanzamiento está programado para 2015.
La NASA dice que la demostración DSAC revolucionará la forma en que se realiza la navegación en el espacio profundo al permitir que una nave espacial calcule sus propios datos de sincronización y navegación en tiempo real. Esta tecnología de navegación unidireccional mejoraría el sistema bidireccional actual en el que la información se envía a la Tierra, lo que requiere un equipo de tierra para calcular el tiempo y la navegación y luego transmitirla de vuelta a la nave espacial. Una capacidad de navegación a bordo en tiempo real es clave para mejorar las capacidades de la NASA para ejecutar eventos críticos en el tiempo, como un aterrizaje planetario o un "sobrevuelo" planetario, cuando los retrasos de la señal son demasiado grandes para que el suelo interactúe con la nave espacial durante el evento.
"La adopción de DSAC en futuras misiones de la NASA aumentará la cantidad de datos de navegación y radiociencia de dos a tres veces, mejorará la calidad de los datos hasta en 10 veces y reducirá los costos de la misión al cambiar hacia una arquitectura de navegación de radio unidireccional más flexible y extensible", dijo Todd Ely, investigador principal de la demostración de tecnología de reloj atómico en el espacio profundo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. El proyecto es parte del programa de Misiones de Demostración de Tecnología de la NASA, administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales en Huntsville, Alabama, para la Oficina de la NASA. del tecnólogo jefe en Washington.
La navegación unidireccional en el espacio profundo habilitada por DSAC utiliza la red de espacio profundo existente de manera más eficiente que el sistema bidireccional actual, ampliando así la capacidad de la red sin agregar antenas nuevas o sus costos asociados. Esto es importante, ya que la futura exploración humana del espacio profundo exigirá más seguimiento de la red de espacio profundo que el que se puede entregar actualmente con el sistema existente.
"La misión de demostración de vuelo del Reloj Atómico del Espacio Profundo avanzará esta tecnología calificada para laboratorio a la preparación para el vuelo y pondrá a disposición un reloj atómico práctico para una variedad de misiones espaciales", dijo Ely.
Los relojes atómicos terrestres han sido durante mucho tiempo la piedra angular de la mayoría de la navegación de vehículos espaciales porque proporcionan los datos raíz necesarios para un posicionamiento preciso. DSAC ofrecerá la misma estabilidad y precisión para las naves espaciales que exploran el sistema solar. De la misma manera que los sistemas modernos de posicionamiento global, o GPS, utilizan señales unidireccionales para habilitar los servicios de navegación terrestre, el reloj atómico del espacio profundo proporcionará una capacidad similar en la navegación en el espacio profundo, con una precisión tan extrema que se requerirán investigadores para explicar cuidadosamente los efectos de la relatividad, o el movimiento relativo de un observador y un objeto observado, como impactados por la gravedad, el espacio y el tiempo. Los relojes en satélites basados en GPS, por ejemplo, deben corregirse para tener en cuenta este efecto, o sus soluciones de navegación comenzarán a derivar.
En el entorno del laboratorio, la precisión del reloj atómico del espacio profundo se ha refinado para permitir la deriva de no más de un nanosegundo en 10 días, debido al trabajo de los ingenieros de la NASA en JPL. En los últimos 20 años, han estado mejorando y miniaturizando constantemente el reloj atómico de la trampa de iones de mercurio, preparándolo para operar en el duro entorno del espacio profundo.
El reloj actualizado es un dispositivo atómico en miniatura de iones de mercurio que el equipo de DSAC volará como una carga útil en un orbitador de la Tierra en un experimento de un año para validar su operabilidad en el espacio y su utilidad para la navegación unidireccional.
"Un uso potencial para DSAC en una futura misión sería en un seguimiento del Orbitador de Reconocimiento de Marte", dijo Ely. El Orbitador de Reconocimiento de Marte de la NASA se lanzó a Marte en 2005 en una misión que incluyó una búsqueda para aprender más sobre la distribución e historia del agua de Marte: congelada, líquida o vapor. El orbitador completó su fase de ciencia primaria en 2008 y continúa trabajando en una misión extendida. Los relojes atómicos son el método de cronometraje más preciso conocido y se utilizan como el estándar principal para los servicios internacionales de distribución horaria: para controlar la frecuencia de las transmisiones de televisión y en los sistemas de navegación global por satélite, como el Sistema de Posicionamiento Global.
Para obtener más información, consulte el sitio web de DSAC.
Fuente: Marshall Space Flight Center
