Войти

Ученые: световые часы улучшат точность GPS и ГЛОНАСС в тысячу раз

2157
0
+3
GPS и ГЛОНАСС
Системы GPS и ГЛОНАСС.
Источник изображения: РИА Новости

Германские ученые создали сверхточные световые часы, приспособленные для работы на спутниках GPS, и успешно испытали их работу на земной орбите, что позволит в ближайшее время улучшить точность определения положения на карте в сотни и тысячи раз, говорится в статье, опубликованной в журнале Optica.

"Наше устройство представляет собой краеугольный камень и платформу для создания всех будущих сверхточных космических часов и систем измерения расстояния. Оптические часы, созданные нами, работали так же хорошо в космосе, как и на Земле, что показывает, что данная технология и наши инженерные навыки справились с поставленной перед ними задачей", - заявил Маттиас Лезиус (Matthias Lezius) из компании Menlo Systems в Мартинсриде (Германия).


Оптические часы, созданные немецкими учеными
Источник: Lezius et al. /Optica 2016

В атомных часах два иона находятся в электромагнитной "ловушке" на расстоянии нескольких микрометров друг от друга. Ученые "стреляют" по ионам из лазера, и взаимодействие атомов позволяет выделять два состояния - условные ноль и единицу. Колебания между этими состояниями и есть отсчет времени. Подобные конструкции позволяют достичь невероятной точности измерения времени - современные атомные часы начинают запаздывать или спешить на секунду лишь через миллиарды лет.

Как рассказывает Лезиус, самые надежные и точные атомные часы занимают очень много места и крайне капризно переносят различные колебания и возмущения, что не позволяет отправлять их в космос на борту спутников связи и зондов GPS, Galileo, ГЛОНАСС и других систем навигации. Поэтому инженерам, разрабатывающим подобные спутники, приходится использовать относительно простые атомные часы, считающие время по колебаниям атома цезия в микроволновом диапазоне.

Так как микроволновое излучение обладает относительно низкими частотами, предельная точность подобных часов сильно ограничена. Лезиус и его коллеги много лет работали над тем, чтобы заменить микроволновые лазеры в таких часах на обычные лазеры, излучающие фотоны видимого света. При облучении такими лазерами атомы или ионы могут колебаться в сотни тысяч раз быстрее, чем в современных микроволновых атомных часах, что позволяет в сотни и тысячи раз повысить их точность.

Проблема заключается в том, что для работы таких часов необходимо, чтобы спектр лазера был похож на своеобразную гребенку. Этого можно добиться на Земле, используя очень дорогую и громоздкую систему из лазеров, похожую на коробку размерами метр на метр. Естественно, что отправка такого лазера в космос - крайне сложная и фактически неподъемная задача.

Только сейчас ученые, в том числе российские физики, начали создавать миниатюрные подобия подобных систем, используя метаматериалы и плазмоны, однако они пока не готовы для практического применения.

Немецким ученым удалось заметно уменьшить размеры этой лазерной "коробки", сжав ее до размеров в 22 на 14 сантиметров и уменьшив массу до 22 килограмм. Этого удалось добиться, используя особое оптоволокно, разработанное ими специально для этой цели, и набор миниатюрных лазеров, способных испускать импульсы длиной в трилиллиардные доли секунды.

Объединив два таких лазера с атомными часами на базе рубидия и цезия, ученые отправили их в космос на борту ракет TEXUS-51 и TEXUS-53, запущенных на околоземную орбиту в апреле прошлого года и январе этого года с космодрома в Швеции. Опыты на орбите показали, что данные часы действительно работают в космосе и что их точность превысит аналогичные показатели для "простых" атомных часов в сотни и тысячи раз после улучшения их конструкции.

В следующем году немецкие физики планируют отправить улучшенную версию этих часов в космос, которые на этот раз будут работать в условиях полного вакуума. Подобные тесты, как объясняет Лезиус, необходимы для проверки того, смогут ли "световые" часы работать в условиях полного вакуума и постоянной бомбардировки космическими лучами и заряженными частицами.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 21.04 13:24
  • 8501
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.04 08:17
  • 1
Стало известно о планах доверить SpaceX создание «Золотого купола» для США
  • 21.04 07:48
  • 22
Военкор: без десантных операций мощного прорыва обороны ВСУ российской армией можно не ждать
  • 21.04 07:30
  • 3
19FortyFive: США могут забыть о F-47, поскольку Китай строит один истребитель-«невидимку» за другим
  • 21.04 01:41
  • 1
«Хаска-10» готова к серийному выпуску и работе в Арктике
  • 20.04 09:53
  • 314
Главком ВМФ России: проработан вопрос о создании нового авианосца
  • 20.04 04:55
  • 1
О противостоянии ЗРС и ЛА
  • 20.04 00:29
  • 0
Ответ на "Эксперт Коротченко: истребитель F-16 ВСУ могли сбить ЗРС С-300В4 или ЗРК "Бук""
  • 19.04 20:12
  • 0
Ответ на ""Откуда взялась третья ракета?" Как был сбит украинский F-16"
  • 19.04 02:48
  • 1
О Ту-22Мn, -95М, -160, Су-34, и ПАК ДА
  • 19.04 01:05
  • 0
Ответ на "На Западе назвали украинские F-16 устаревшими"
  • 18.04 13:35
  • 2
Украинский БМПТ "Страж" на базе Т-64БВ оказался мертворожденным проектом
  • 18.04 04:20
  • 4
Ответ на "Российский бомбардировщик Ту-160М: самое неожиданное возвращение (19FortyFive, США)"
  • 17.04 06:53
  • 1
В НАСА заявили о готовности модулей станции Gateway
  • 17.04 06:33
  • 0
Ответ на "Будет ли военно-морской флот России сотрудничать с Китаем, чтобы бросить вызов гегемонии США на море? (Tencent, Китай)"