下一代原子钟有望为深空探测实时导航

科技日报北京7月4日电 （记者张梦然）据英国《自然》杂志近日消息，第一个在宇宙中运行的离子阱原子钟，第一年数据显示其性能表现优异，鉴于此，美国国家航空航天局（NASA）科学家认为，原子钟性能水平表明这一技术将可用于下一代原子钟，实现深空探测器近乎实时的导航。

现在在宇宙中使用的原子钟，依靠密闭在一个盒子里的原子来计量时间。原子与盒壁的碰撞，阻碍了这种钟的长期稳定性。而离子阱原子钟可以克服这种碰撞效应，因为带电荷原子是通过电磁囚禁的，从而消除了碰撞。

2019年，NASA发射了一个名叫深空原子钟的离子阱钟到近地轨道。这一深空原子钟由NASA喷气推进实验室开发，是对人们在地球上使用的原子钟以及已经在GPS卫星上使用的原子钟的“太空升级版”。NASA表示，在理想情况下，新型原子钟将使宇宙飞船能够更自主地导航到深空中的遥远天体，比如火星，而科学家们希望能够利用深空原子钟来精确测量宇宙飞船的位置。这样，在深空中执行任务的飞船就能够在不与地球进行太多通信的情况下自主行动，从而极大改善目前航天器的导航方式。

此次，美国加州理工学院科学家艾瑞克·波尔特及其同事展示了这个钟运行第一年的数据。尽管在测试开始没多久的时候出现了一个错误，其短期和长期稳定性仍然卓越。辐射、温度和磁场似乎并未对其效能造成限制，使其适于在宇宙极端环境下运行。

深空原子钟现在预期可使用3年到5年，不过本研究团队成员指出，科学家们已经完成了改进工作，可将使用年限拓展到10年以上。对这项技术的后续试验和开发，有望用于深空探测中的单向导航领域。