NASA發射的深空原子鐘到底是什麼？

當地時間6月25日凌晨2：30，SpaceX的獵鷹重型火箭向太空發射了一個深空原子鐘（Deep Space Atomic Clock，DSAC）。這可不是普通的老式原子鐘，它比GPS衛星上的原子鐘精確50倍——每1000萬年誤差只有一秒鐘。它只有烤麵包機那麼大，但卻能徹底改變深空旅行。有朝一日，遨遊太陽系可能會像坐公共汽車上班一樣容易。

深空原子鐘到底有什麼不同？

未來的一年對深空原子鐘的發展至關重要，美國宇航局將監測它在離地球720公里高空環繞運行時的表現，這幾乎是國際空間站距離地球距離的兩倍。那麼，深空原子鐘到底是什麼？他和普通原子鐘又有什麼不同？

為了確定航天器與地球的距離，導航員需要向航天器發送一個信號，然後航天器將信號返回地球。由於信號以已知的速度（光速）傳播，因此，信號進行雙向傳播所需的時間揭示了航天器與地球的距離。雖然聽起來很複雜，但我們大多數人每天都在使用這個概念。從你家到便利店可能要走30分鐘。如果你知道你可以在20分鐘內走大約1公里，那麼你就可以計算到商店的距離。

為了知道航天器誤差在一米內的位置，導航員需要具有精確時間解析度的時鐘——可以測量十億分之一秒的時鐘。所以科學家研發了原子鐘，原子鐘被用在環繞地球運行的GPS衛星上，但即使是原子鐘，也必須每天更新兩次，以糾正原子的自然漂移。並且這些更新來自於地面上穩定的原子鐘，它們很大（通常有冰箱那麼大），設計初衷不是為了滿足進入太空的物理需求。

而美國宇航局研發出的深空原子鐘比GPS衛星上的原子鐘穩定50倍，有望成為太空飛行中最穩定的原子鐘——深空原子鐘將在4天後誤差小於1納秒（十億分之一秒），10年後誤差小於1微秒（百萬分之一秒），這相當於每1000萬年只差一秒鐘。

這台時鐘將如何改變太空導航？

對於前往火星或其他行星等遙遠目的地的任務來說，這樣的精度使得自主導航成為可能，這意味著，與目前使用的雙向信號系統不同，深空原子鐘可以在接收到來自地球的信號後，直接在飛船上執行跟蹤計算。這種單向跟蹤將意味著更快、更靈活的導航，只需要從地球輸入最少的信息——從而加快對意外事件的響應時間，更靈活地修正航向。

但深空原子鐘還有更吸引人的應用。例如，如果多個深空原子鐘環繞火星運行，他們可以建立一個類似GPS的網路，能夠在火星表面給人類和機器人指明方向。這將讓人類的太空旅行更加的方便和高效。研發負責人埃里克?伯特（Eric Burt）說：「深空原子鐘將有能力幫助導航，不僅是在當地，而且在其他行星上也是如此。」「一種理解方法是，我們在其他行星上安裝了GPS。」

美國宇航局希望深空原子鐘能在本世紀30年代早期引導宇宙飛船。到那時，該機構預計已經在月球周圍建立了基地，並將著眼於登陸火星。當第一個宇航員踏上這顆紅色星球時，可能是在深空原子鐘的幫助下。

太空旅行只能是夢？不！

雖然這麼聽下來，儘管還需要數年的研發，才能建立起輕鬆自如的太空旅行的配套設施，但是太空旅行其實離我們並不遠。人類可在不斷探索「親民」的太空旅行新方式。

太空旅行項目始於2001年4月30日。一些商業太空探險公司，如馬斯克建立的SpaceX公司、荷蘭SXC（Space Expedition Corporation）太空旅行公司、理查德·布蘭森（Richard Branson）建立的維珍銀河太空探險公司，致力於降低太空旅行的價格，實現普通人的太空旅行之夢。

目前，常被人們提及的「太空旅遊」至少有4種途徑：飛機的拋物線飛行、接近太空的高空飛行、亞軌道飛行和軌道飛行。

1、拋物線飛行

拋物線飛行並非真正意義上的太空旅遊，它能讓遊客體驗約半分鐘的太空失重感覺，宇航員在訓練時為了體驗失重通常也是採用這種方法。如果你想嘗試，可以乘坐俄羅斯宇航員訓練用的「伊爾-76」等飛機做拋物線飛行，費用約為5000美元。

2、高空飛行

這項也非真正的太空旅遊，但它能讓遊客體驗身處極高空才有的感覺。當遊客飛到距地面18公里的高空時，可以看到腳下地球的地形曲線和頭頂黑暗的天空。用來實現這種項目的飛機有俄羅斯的「米格-25」和「米格-31」高性能戰鬥機。這些飛機能飛到24公里以上的高度，乘坐它們旅遊的每張票價約為1萬美元。

3、亞軌道飛行

亞軌道飛行能產生幾分鐘的失重，美國私營載人飛船「宇宙飛船一號」和俄羅斯計劃研製的「C-XXI」旅遊飛船就是從事這種飛行的飛機，它們在火箭發動機熄火和再入大氣層期間能產生幾分鐘的失重。這種飛行的價格約為每人每次10萬美元。

4、軌道飛行

2001年，世界上唯一一個提供太空軌道觀光飛行的政府機構——俄羅斯聯邦航天署將美國富商丹尼斯?蒂托（Dennis Tito）送上太空，讓後者成為首位太空遊客。然而，蒂托為了這次太空飛行花費了2000萬美元。

Dennis Tito（中）。

儘管目前想要來一次太空旅行沒有完善的配套設施，同時需要大量的金錢，但是隨著空間技術的發展，在不遠的未來，遨遊太空將和坐公交上班一樣方便。

iWeekly周末畫報獨家稿件，未經許可，請勿轉載

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！