Wo würde man Weltraum-Atomuhren einsetzen?

Der erste geht an OTB, das eher das Orbital Test Bed (ziemlich cool!) als Off-Track-Wetten ist.

Frage: Wenn die Technologie ausgereift ist , wo würde man Weltraum-Atomuhren einsetzen? Wie sieht der langfristige Plan für den Einsatz dieser Technologie aus?

fyi The von Kármán Lecture Series: 2016 Deep Space Atomic Clock is linked in Wie weit von der Erde entfernt wurden Atomuhren (oder ultrastabile Oszillatoren) aufgestellt und überwacht?

Diese Frage unterscheidet sich von Wo wird die Deep Space Atomic Clock „nach“ der Erde umkreisen? die ich gerade in Astronomy SE gefunden habe
Eine Weltraum-Atomuhr sollte weit von der Erde entfernt sein, viel weiter als Navigationssatelliten in MEO oder GEO. Aber wäre ein einzelner DSAC nützlich oder sollten es mindestens drei oder vier für die Positionsmessung im Weltraum sein?
@Uwe deswegen sagte ich "Uhren" (Plural)

Antworten (1)

Wo würde man Weltraum-Atomuhren einsetzen?

In praktisch jedem Fahrzeug, das über die Erdumlaufbahn hinausgeht.


Die Pressemitteilungen implizieren, dass diese Deep Space Atomic Clocks die Grundlage für ein solarsystemweites Äquivalent von GPS bilden werden. Dies mag zwar das Endergebnis sein, ist aber nicht der unmittelbare Vorteil. Der unmittelbare Vorteil besteht darin, dass diese Technologie die Kapazität des Deep Space Network der NASA effektiv um einen erheblichen Betrag erhöhen wird.

Gegenwärtig bestimmt das DSN die Entfernung und die Entfernungsrate zu einem Raumfahrzeug unter Verwendung von zwei DSN-Antennen. Einer sendet ein Signal an das Raumfahrzeug, der andere empfängt ein Signal vom Raumfahrzeug. Dazwischen empfängt das Raumfahrzeug das von der abgehenden DSN-Antenne gesendete Signal und sendet es direkt zurück an die empfangende DSN-Antenne. Diese Zwei-Wege-Entfernungsmessung liefert die äußerst präzisen Entfernungs- und Entfernungsratenmessungen, die benötigt werden, um abzuschätzen, wo sich das Raumfahrzeug befindet/befand. Der Zustand des Raumfahrzeugs kann nur bestimmt werden, nachdem eine Reihe solcher Messungen gesammelt wurden. Der Nachteil: Dies erfordert zwei DSN-Antennen.

Es gibt eine Einweg-Ranging-Alternative, die nur eine DSN-Antenne erfordert. Wenn dem Zeitstempel auf einem Signal von einem Raumfahrzeug vertraut werden kann, ergibt die Differenz zwischen dem Zeitstempel, als eine Nachricht von dem Raumfahrzeug gesendet wurde, und dem Zeitstempel, als die Nachricht auf der Erde empfangen wurde, die Entfernung zum Satelliten. Das erfordert jedoch eine extrem stabile Raumfahrzeuguhr, viel stabiler als die besten Kristalloszillatoren sie bieten können. Die Deep Space Atomic Clocks sollten mehr als genau / stabil genug sein, um diese Einweg-Rangierung zu ermöglichen.

In Zukunft könnten Raumfahrzeuge, die miteinander kommunizieren, möglicherweise die Notwendigkeit der Kommunikation mit der Erde umgehen. Aber das ist Science-Fiction-Zukunft, zumindest vorerst. Die realistische Zukunft ist, dass diese Technologie das DSN viel effizienter machen wird.

Ausgezeichnete Antwort, danke! Zusätzlich zu den ungefähr Faktor zwei Einsparungen bei geplanten Zeitfenstern beseitigt es wahrscheinlich auch etwas Planungskomplexität; eine einzelne Empfangssitzung kann einfacher zu planen sein als ein korreliertes Sende-/Empfangspaar von Sitzungen, die die Beschränkungen der bestimmten Verzögerung und Position auf der Himmelskugel erfüllen.
Aber was ist mit dem Empfang dieser Deep Space Atomic Clocks-Signale, sollte dies nur von den DSN-Antennen auf der Erde oder auch von anderen Weltraumfahrzeugen zur Bestimmung ihrer Position erfolgen?
@Uwe - Wozu? Die meisten interplanetaren Raumfahrzeuge navigieren ihren Positions-/Geschwindigkeitszustand nicht in Bezug auf das Sonnensystem. Und warum? GPS-Satelliten senden Zeit, Position und Geschwindigkeit. Diese vorgeschlagene Technologie tut dies nicht. Es sendet nur Zeit. Und wie? GPS ist darauf angewiesen, dass Satellit und Empfänger ziemlich nahe beieinander liegen, einige Zehntausend Kilometer. Ein GPS-ähnliches System im gesamten Sonnensystem würde Zehntausende von Satelliten erfordern.