Войти

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

2193
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
  • 01.07 05:07
Ответ на "Всемирное Смутное время: хочет ли в действительности Европа воевать - Мнения ТАСС"
  • 01.07 01:41
  • 9530
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 30.06 20:41
  • 2
Проблемному российскому самолету сменили конструктора
  • 30.06 19:13
  • 0
Ответ на "Су-35 отложат про запас"
  • 30.06 16:48
  • 1
Ковальчук: первая атомная станция для Луны будет готова к 2030 году
  • 30.06 16:09
  • 455
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 30.06 13:19
  • 2
Всемирное Смутное время: хочет ли в действительности Европа воевать - Мнения ТАСС
  • 30.06 12:40
  • 1074
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 30.06 12:25
  • 1
Вьетнам получил третий американский патрульный корабль типа Hamilton
  • 30.06 11:14
  • 3
Су-35 отложат про запас
  • 30.06 10:30
  • 1
Мини-ракеты для "Панцирей" поставили на серийное производство
  • 30.06 10:09
  • 486
Претензии к администрации сайта
  • 30.06 09:56
  • 2
Барражирующие боеприпасы России в СВО: китайская оценка
  • 30.06 09:44
  • 1
Финская наводка: самолеты НАТО отработали прорыв системы ПВО России
  • 30.06 09:25
  • 1
Комиссар ЕС по обороне: Европа должна быть готова построить «миллионы беспилотников», чтобы противостоять РФ в «войне дронов»