Une radio-navigation précise - utilisant des fréquences radio pour déterminer la position - est essentielle au succès de toutes les missions d'exploration dans l'espace lointain. Pour améliorer la technologie de navigation, une petite mission de démonstration appelée l'horloge atomique de l'espace profond (DSAC) volera dans le cadre d'une future mission de la NASA afin de valider une horloge atomique au mercure ionique miniaturisée et ultra précise qui est 100 fois plus stable que celle d'aujourd'hui. meilleures horloges de navigation.
La mission est en cours de préparation pour son examen préliminaire de la conception en 2013 et devrait voler en tant que charge utile hébergée sur un vaisseau spatial Iridium NEXT. Le lancement est prévu pour 2015.
La NASA affirme que la démonstration DSAC va révolutionner la façon dont la navigation dans l'espace lointain est menée en permettant à un vaisseau spatial de calculer ses propres données de synchronisation et de navigation en temps réel. Cette technologie de navigation unidirectionnelle améliorerait le système bidirectionnel actuel dans lequel les informations sont envoyées à la Terre, nécessitant une équipe au sol pour calculer le temps et la navigation, puis les retransmettre au vaisseau spatial. Une capacité de navigation à bord en temps réel est essentielle pour améliorer les capacités de la NASA à exécuter des événements critiques, comme un atterrissage planétaire ou un survol planétaire, lorsque les retards de signal sont trop importants pour que le sol interagisse avec le vaisseau spatial pendant l'événement.
«L'adoption du DSAC sur les futures missions de la NASA augmentera de deux à trois fois la quantité de données de navigation et de science radio, améliorera la qualité des données jusqu'à 10 fois et réduira les coûts de mission en s'orientant vers une architecture de navigation par radio unidirectionnelle plus flexible et extensible», a déclaré Todd Ely, chercheur principal de la démonstration de technologie d'horloge atomique dans l'espace lointain au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie. du chef technologue à Washington.
La navigation unidirectionnelle dans l'espace lointain activée par la DSAC utilise le réseau spatial profond existant plus efficacement que le système bidirectionnel actuel, augmentant ainsi la capacité du réseau sans ajouter de nouvelles antennes ni les coûts associés. Ceci est important, car l'exploration humaine future de l'espace lointain exigera plus de suivi du réseau lointain que ce qui peut actuellement être fourni avec le système existant.
«La mission de démonstration en vol de l'horloge atomique dans l'espace profond fera progresser cette technologie qualifiée en laboratoire pour la préparation au vol et mettra une horloge atomique pratique à la disposition de diverses missions spatiales», a déclaré Ely.
Les horloges atomiques au sol sont depuis longtemps la pierre angulaire de la plupart des véhicules spatiaux, car elles fournissent les données de base nécessaires à un positionnement précis. Le DSAC fournira la même stabilité et la même précision aux vaisseaux spatiaux explorant le système solaire. De la même manière que les systèmes de positionnement global modernes, ou GPS, utilisent des signaux unidirectionnels pour activer les services de navigation terrestre, l'horloge atomique de l'espace profond fournira une capacité similaire en navigation dans l'espace lointain - avec une précision si extrême que les chercheurs seront nécessaires pour tenir compte avec soin des effets de la relativité ou du mouvement relatif d'un observateur et d'un objet observé, tels qu'impactés par la gravité, l'espace et le temps. Les horloges des satellites GPS, par exemple, doivent être corrigées pour tenir compte de cet effet, sinon leurs repères de navigation commencent à dériver.
En laboratoire, la précision de l'horloge atomique de l'espace profond a été affinée pour permettre une dérive de pas plus d'une nanoseconde en 10 jours, grâce au travail des ingénieurs de la NASA au JPL. Au cours des 20 dernières années, ils ont constamment amélioré et miniaturisé l'horloge atomique à piège à ions mercure, la préparant à fonctionner dans l'environnement hostile de l'espace lointain.
L'horloge mise à jour est un appareil atomique miniature à ions mercure que l'équipe DSAC pilotera comme charge utile sur un orbiteur terrestre dans une expérience d'un an pour valider son opérabilité dans l'espace et son utilité pour la navigation à sens unique.
"Une utilisation potentielle du DSAC dans une future mission serait dans le cadre du suivi de l'Orbiter de reconnaissance de Mars", a expliqué Ely. Le Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA a été lancé sur Mars en 2005 dans le cadre d'une mission qui comprenait une quête pour en savoir plus sur la distribution et l'histoire de l'eau de Mars - gelée, liquide ou vapeur. L'orbiteur a achevé sa phase scientifique principale en 2008 et continue de travailler dans une mission prolongée. Les horloges atomiques sont la méthode de chronométrage la plus précise connue et sont utilisées comme norme principale pour les services internationaux de distribution de l'heure - pour contrôler la fréquence des émissions de télévision et dans les systèmes mondiaux de navigation par satellite tels que le Global Positioning System.
Pour plus d'informations, consultez le site Web de la DSAC.
Source: Marshall Space Flight Center
