‎เว็บตรงนาซาเตรียมเปิดตัวนาฬิกาปรมาณูในห้วงอวกาศลึกคืนนี้‎

เว็บตรงนาซาเตรียมเปิดตัวนาฬิกาปรมาณูในห้วงอวกาศลึกคืนนี้‎

‎ โดย ‎‎ ‎‎ ‎‎Kasandra Brabaw‎‎ ‎‎ ‎‎ เผยแพร่ ‎‎24 มิถุนายน 2019‎NASA’s Deep Space Atomic Clock, seen here in an artist’s illustration, will test out new technology to for deep-space navigation.

‎นาฬิกาอะตอมอวกาศลึกของนาซาซึ่งเห็นได้จากภาพเว็บตรงประกอบของศิลปินจะทดสอบเทคโนโลยีใหม่ ๆ สําหรับการนําทางในห้วงอวกาศลึก‎‎ ‎‎(เครดิตภาพ: นาซา)‎‎นาซามีกําหนดจะปล่อยนาฬิกาอะตอมใหม่ที่น่าทึ่งขึ้นสู่วงโคจรบน ‎‎Falcon Heavy ในวันนี้‎‎ (24 มิถุนายน) 

ในภารกิจสาธิตเทคโนโลยีที่สามารถเปลี่ยนวิธีที่มนุษย์สํารวจอวกาศได้‎

‎นาฬิกาอะตอมอวกาศลึก‎‎ซึ่งพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA เป็นการอัพเกรดที่พร้อมอวกาศเป็นนาฬิกาปรมาณูที่เราใช้ที่นี่บนโลกและนาฬิกาที่บินบนดาวเทียมอยู่แล้วเช่นเดียวกับที่ให้ GPS‎‎ตามหลักการแล้วนาฬิกาปรมาณูใหม่นี้จะทําให้ยานอวกาศนําทางไปยังวัตถุที่อยู่ห่างไกลในอวกาศเช่น‎‎ในการเดินทางสู่ดาวอังคาร‎‎เช่น – เป็นอิสระมากขึ้น ‎‎NASA กล่าวในแถลงการณ์‎‎ ความแม่นยําในการวัดตําแหน่งของยานอวกาศที่นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะได้รับจากนาฬิกาอะตอมอวกาศลึกจะช่วยให้ยานอวกาศที่เดินทางในห้วงอวกาศลึกสามารถทําหน้าที่ได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องสื่อสารกับโลกมากนัก มันจะเป็นการปรับปรุงอย่างมากเกี่ยวกับวิธีการสํารวจยานอวกาศในปัจจุบันนาซากล่าว‎

‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎นี่คือสิ่งที่ดาวเทียม 2 โหลดูเหมือนบรรจุสําหรับการเปิดตัวบน SpaceX Falcon Heavy‎

‎แต่มันทํางานอย่างไร?‎‎นักดาราศาสตร์ใช้นาฬิกาเพื่อนําทางในอวกาศอยู่แล้ว พวกเขาส่งสัญญาณไปยังยานอวกาศซึ่งส่งมันกลับสู่โลก เวลาของการเดินทางไปกลับนั้นบอกนักวิทยาศาสตร์ถึงระยะห่างของยานอวกาศจากโลก นั่นเป็นเพราะสัญญาณกําลังเดินทาง‎‎ด้วยความเร็วแสง‎‎ดังนั้นอาวุธที่มีเวลาที่ใช้ในการไปที่ยานอวกาศและย้อนกลับการหาระยะทางเป็นเพียงการคํานวณง่ายๆออกไป ด้วยการส่งสัญญาณหลายครั้งเมื่อเวลาผ่านไปนักวิทยาศาสตร์สามารถคํานวณวิถีของยานอวกาศได้ทั้งที่ที่มันอยู่และที่ที่มันไป‎

‎แต่เพื่อที่จะทราบตําแหน่งของยานอวกาศภายในขอบเล็ก ๆ ของข้อผิดพลาดนักดาราศาสตร์ต้องการนาฬิกาที่แม่นยํามากซึ่งสามารถวัดพันล้านวินาทีตามรายงานของนาซา พวกเขายังต้องการนาฬิกาที่มีความเสถียรมาก “ความเสถียร” ในที่นี้หมายถึงวิธีการที่นาฬิกาวัดหน่วยเวลาอย่างสม่ําเสมอ ในขณะที่คุณคิดว่านาฬิกามักจะวัดระยะเวลาเดียวกันกับ “วินาที” นาฬิกามีแนวโน้มที่จะล่องลอยและค่อยๆทําเครื่องหมายเวลาที่ยาวขึ้นและนานขึ้นเป็น “วินาที” สําหรับการวัดตําแหน่งของยานอวกาศในอวกาศที่ห่างไกลนักดาราศาสตร์ต้องการนาฬิกาอะตอมของพวกเขาเพื่อให้สอดคล้องกันดีกว่าหนึ่งในพันล้านวินาทีในช่วงหลายวันและหลายสัปดาห์‎

‎นาฬิกาสมัยใหม่ตั้งแต่นาฬิกาที่เราสวมใส่บนข้อมือไปจนถึงนาฬิกาที่ใช้กับ‎‎ดาวเทียม‎‎ส่วนใหญ่มักจะให้เวลาโดยใช้ออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์ สิ่งเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าผลึกควอตซ์สั่นสะเทือนที่ความถี่ที่แม่นยําเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับพวกเขานาซากล่าวในแถลงการณ์ การสั่นสะเทือนทําหน้าที่เหมือนลูกตุ้มในนาฬิกาปู่‎

‎แต่ตามมาตรฐานของการนําทางในอวกาศนาฬิกาคริสตัลควอตซ์ไม่เสถียรเลย หลังจากหกสัปดาห์พวก

เขาอาจจะปิดโดยมิลลิวินาทีเต็มซึ่งแปลที่ความเร็วของแสงถึง 185 ไมล์ (300 กิโลเมตร) ข้อผิดพลาดจํานวนมากนั้นจะมีผลกระทบอย่างมากต่อการวัดตําแหน่งของยานอวกาศที่เคลื่อนที่เร็ว NASA กล่าว‎

‎นาฬิกาอะตอมรวมออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์กับอะตอมบางประเภทเพื่อสร้างเสถียรภาพที่ดีขึ้น ‎‎นาฬิกาอะตอมอวกาศลึก‎‎ของนาซาจะใช้อะตอมของปรอทและปิดลงน้อยกว่าหนึ่งนาโนวินาทีหลังจากสี่วันและน้อยกว่าหนึ่งไมโครวินาทีหลังจาก 10 ปี นาซาจะใช้เวลา 10 ล้านปีกว่าที่นาฬิกาจะผิดไปเพียงเสี้ยววินาทีเดียว ตามรายงานของนาซา‎

‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎นาฬิกาปรมาณูของนาซาบนเหยี่ยวเหยี่ยวตัวต่อไปของ SpaceX จะบุกเบิกเทคโนโลยีการเดินทางในอวกาศลึก‎

‎อาจไม่น่าแปลกใจที่จะเรียนรู้ว่านาฬิกาอะตอมใช้ประโยชน์จากโครงสร้างของอะตอมซึ่งประกอบด้วยนิวเคลีย‎‎ส‎‎ของโปรตอนและนิวตรอนที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอน อะตอมของแต่ละองค์ประกอบมีโครงสร้างที่แตกต่างกันโดยมีโปรตอนจํานวนต่างกันในนิวเคลียส แม้ว่าจํานวนอิเล็กตรอนที่อะตอมแต่ละประเภทจะมีอาจแตกต่างกันไป แต่อิเล็กตรอนครอบครองระดับพลังงานที่แตกต่างกัน และการกระแทกของพลังงานในปริมาณที่เหมาะสมอาจทําให้อิเล็กตรอนกระโดดขึ้นสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นรอบนิวเคลียสได้‎

‎พลังงานที่จําเป็นในการสร้างอิเล็กตรอนในการกระโดดนี้เป็นเอกลักษณ์ของแต่ละองค์ประกอบและสอดคล้องกับอะตอมทั้งหมดของธาตุนั้น “ความจริงที่ว่าความแตกต่างของพลังงานระหว่างวงโคจรเหล่านี้เป็นค่าที่แม่นยําและมีเสถียรภาพเป็นส่วนประกอบสําคัญสําหรับนาฬิกาอะตอมจริงๆ” Eric Burt นักฟิสิกส์นาฬิกาอะตอมของ JPL กล่าวในแถลงการณ์ “นี่คือเหตุผลที่นาฬิกาอะตอมสามารถไปถึงระดับประสิทธิภาพได้นอกเหนือจากนาฬิกากลไก”‎

‎ในสาระสําคัญนาฬิกาอะตอมสามารถแก้ไขตัวเองได้ ในนาฬิกาอะตอมความถี่ของออสซิลเลเตอร์ควอตซ์จะถูกเปลี่ยนเป็นความถี่ที่ใช้กับชุดของอะตอมจากองค์ประกอบเฉพาะ หากความถี่ถูกต้องจะทําให้เว็บตรง