Navigasi radio yang tepat - menggunakan frekuensi radio untuk menentukan posisi - sangat penting untuk keberhasilan semua misi eksplorasi ruang angkasa. Untuk meningkatkan teknologi navigasi, misi demonstrasi kecil yang disebut Deep Space Atomic Clock (DSAC) akan terbang sebagai bagian dari misi NASA di masa depan untuk memvalidasi jam atom mini-ion merkuri-ion yang sangat mini yang 100 kali lebih stabil daripada saat ini jam navigasi terbaik.
Misi tersebut sekarang sedang disiapkan untuk tinjauan desain pendahuluan pada tahun 2013, dan dijadwalkan untuk terbang sebagai muatan yang di-host pada pesawat ruang angkasa Iridium NEXT. Peluncuran diatur untuk 2015.
NASA mengatakan demonstrasi DSAC akan merevolusi cara navigasi dalam-ruang dilakukan dengan memungkinkan pesawat ruang angkasa untuk menghitung waktu sendiri dan data navigasi secara real time. Teknologi navigasi satu arah ini akan meningkatkan sistem dua arah saat ini di mana informasi dikirim ke Bumi, membutuhkan tim darat untuk menghitung waktu dan navigasi dan kemudian mengirimkannya kembali ke pesawat ruang angkasa. Kemampuan navigasi di kapal real-time adalah kunci untuk meningkatkan kemampuan NASA untuk mengeksekusi peristiwa penting waktu, seperti pendaratan planet atau "flyby" planet, ketika keterlambatan sinyal terlalu besar bagi tanah untuk berinteraksi dengan pesawat ruang angkasa selama acara berlangsung.
"Mengadopsi DSAC pada misi NASA di masa depan akan meningkatkan kuantitas data ilmu pengetahuan navigasi dan radio dua hingga tiga kali, meningkatkan kualitas data hingga 10 kali dan mengurangi biaya misi dengan bergeser ke arah arsitektur navigasi radio satu arah yang lebih fleksibel dan dapat diperluas," kata Todd Ely, peneliti utama Demonstrasi Teknologi Jam Atom Luar Angkasa di Jet Propulsion Laboratory NASA di Pasadena, California. Proyek ini merupakan bagian dari program Misi Demonstrasi Teknologi NASA, yang dikelola oleh Marshall Space Flight Center di Huntsville, Alabama, untuk Kantor NASA dari Kepala Teknolog di Washington.
Navigasi luar angkasa satu arah yang diaktifkan oleh DSAC menggunakan Deep Space Network yang ada lebih efisien daripada sistem dua arah saat ini, sehingga memperluas kapasitas jaringan tanpa menambahkan antena baru atau biaya terkait. Ini penting, karena eksplorasi manusia dalam ruang di masa depan akan menuntut lebih banyak pelacakan dari jaringan ruang dalam daripada saat ini dapat disampaikan dengan sistem yang ada.
“Misi demonstrasi penerbangan Space Space Atomic Clock akan memajukan teknologi yang memenuhi syarat laboratorium ini untuk kesiapan penerbangan dan akan membuat jam atom praktis tersedia untuk berbagai misi luar angkasa,” kata Ely.
Jam atom berbasis darat telah lama menjadi landasan dari sebagian besar navigasi kendaraan ruang angkasa karena mereka menyediakan data root yang diperlukan untuk penentuan posisi yang tepat. DSAC akan memberikan stabilitas dan akurasi yang sama untuk pesawat ruang angkasa yang menjelajahi tata surya. Dalam banyak cara yang sama seperti Global Positioning Systems, atau GPS, menggunakan sinyal satu arah untuk mengaktifkan layanan navigasi terestrial, Jam Atom Luar Angkasa akan memberikan kemampuan yang sama dalam navigasi ruang-dalam - dengan keakuratan ekstrem sehingga peneliti akan diperlukan untuk secara cermat memperhitungkan efek relativitas, atau gerakan relatif seorang pengamat dan objek yang diamati, sebagaimana dipengaruhi oleh gravitasi, ruang dan waktu. Jam di satelit berbasis GPS, misalnya, harus diperbaiki untuk memperhitungkan efek ini, atau perbaikan navigasi mereka mulai melayang.
Dalam pengaturan laboratorium, ketepatan Jam Luar Angkasa Atom telah disempurnakan untuk memungkinkan penyimpangan tidak lebih dari satu nanodetik dalam 10 hari, karena pekerjaan para insinyur NASA di JPL. Selama 20 tahun terakhir, mereka telah terus memperbaiki dan miniatur jam atom trap merkuri-ion, mempersiapkannya untuk beroperasi di lingkungan yang keras di luar angkasa.
Jam yang diperbarui adalah perangkat atom-ion merkuri mini yang tim DSAC akan terbang sebagai muatan di pengorbit Bumi dalam percobaan satu tahun untuk memvalidasi operabilitasnya di ruang angkasa dan kegunaannya untuk navigasi satu arah.
"Potensi penggunaan untuk DSAC pada misi masa depan adalah sebagai tindak lanjut dari Mars Reconnaissance Orbiter," kata Ely. Mars Reconnaissance Orbiter NASA diluncurkan ke Mars pada tahun 2005 dalam misi yang mencakup pencarian untuk mempelajari lebih lanjut tentang distribusi dan sejarah air Mars - beku, cair, atau uap. Pengorbit menyelesaikan fase sains utamanya pada 2008 dan terus bekerja dalam misi yang diperluas. Jam atom adalah metode ketepatan waktu yang paling akurat yang dikenal dan digunakan sebagai standar utama untuk layanan distribusi waktu internasional - untuk mengontrol frekuensi siaran televisi, dan dalam sistem satelit navigasi global seperti Global Positioning System.
Untuk informasi lebih lanjut, lihat situs web DSAC.
Sumber: Pusat Penerbangan Antariksa Marshall
