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光學(xué)時鐘進(jìn)入太空 可將GPS精確到厘米級
查字典地理網(wǎng) 來源|2016-11-22 發(fā)表|教學(xué)分類:地理科普

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  光學(xué)時鐘進(jìn)入太空 可將GPS精確到厘米級1

據(jù)英國報道,當(dāng)一座光學(xué)時鐘被首次送入太空之后,目前定義的一秒長度就已經(jīng)發(fā)生了改變。光學(xué)時鐘比目前的國際標(biāo)準(zhǔn)還要精準(zhǔn)千倍,它可追溯到1967年而且是建立在銫原子固有頻率的基礎(chǔ)上,而非傳統(tǒng)鐘擺的擺動。

雖然沒有人留意到日常生活中的差異,但是光學(xué)時鐘在許多方面都極其有用。比如說,它能夠讓GPS導(dǎo)航精確到幾厘米以內(nèi),而不是傳統(tǒng)的幾米范圍。它也能幫助管理電網(wǎng)和計算機(jī)金融網(wǎng)絡(luò)。

但是將一秒的定義從目前銫原子的9,192,631,770個微波信號周期改變?yōu)橐恍┕鈱W(xué)時鐘中鍶原子的42.9萬億個微波信號周期,即使一秒長度只是發(fā)生了輕微的改變,難免也會引發(fā)一些微小的錯誤。

研究人員在《光學(xué)》雜志的報告中描述了他們?nèi)绾纬晒⒁蛔鈱W(xué)時鐘送入太空。而且光學(xué)時鐘如果想要應(yīng)用于衛(wèi)星的GPS信號定位,那么它們就需要在前往太空的旅程中得以保存。

德國Menlo Systems公司的研究人員Matthias Lezius博士稱:“我們的這種裝置代表了太空精準(zhǔn)時鐘和計量學(xué)的未來發(fā)展基礎(chǔ)。光學(xué)時鐘在太空中的工作表現(xiàn)與在地面上完全一樣,這表明我們的系統(tǒng)工程非常不錯。”

GPS定位需要連接至少四顆衛(wèi)星,每一顆衛(wèi)星都會提供一個時間標(biāo)識,隨后這些數(shù)據(jù)被用于推斷裝置的位置,比如說智能手機(jī)的定位。目前來說光學(xué)時鐘都是大型的復(fù)雜裝置,但是Menlo公司的研究人員研發(fā)了一個重量僅22公斤、寬22厘米的光學(xué)時鐘。它也非常牢固,足以承受火箭發(fā)射時所帶來的超快加速。

被送入太空的這座光學(xué)時鐘只有目前GPS所使用原子時鐘精準(zhǔn)度的十分之一,但是它只是為了測試光學(xué)時鐘在微重力太空環(huán)境下的能力。研究人員現(xiàn)在正計劃設(shè)計一種升級版本,而且預(yù)計將在明年年底送入軌道。屆時它將更加強(qiáng)壯,這樣它就能夠承受太空中的極端宇宙輻射,并連續(xù)工作數(shù)年時間。

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