נאס"א תשגר שעון אטומי לחלל העמוק, שיעזור לאסטרונאוטים בעתיד לנווט משימות מאוישות למאדים ומעבר לו. השעון האטומי החדש, הראשון מסוגו, ישוגר לחלל ב-22 ביוני על גבי משגר פאלקון כבד של חברת ספייס אקס. המערכת, שגודלה כגודל טוסטר אובן, תקיף את כדור הארץ במשך כשנה, ואם הכול ילך כשורה – תהפוך לסטנדרט החללי החדש.
השעון האטומי של החלל העמוק (Deep Space Atomic Clock) יעבוד באופן דומה לאופן שבו שעונים אטומיים משמשים אותנו מדי יום באמצעות טלפונים חכמים. שעונים אטומיים על גבי לוויינים הם שמאפשרים ליישומי ה-GPS בטלפונים שלנו לעזור לנו לנווט מנקודה א' לנקודה ב', על ידי איכון מדויק של מקום הימצאנו על פני כדור הארץ: מערכת לוויינים שעוטפת את כדור הארץ שולחת אות לטלפון שלנו, והאיכון מחושב עד רמת המטרים הבודדים לפי הזמן המדויק שלוקח לאות להגיע במהירות האור מהלוויין לטלפון. גם חלליות שנמצאות במסלול לווייני נמוך מסביב לכדור הארץ, כמו תחנת החלל הבינלאומית למשל, משתמשות במערכת הניווט הלוויינית כדי לדעת איפה הן נמצאות בכל רגע נתון.
אלא שלחלליות הנמצאות בחלל העמוק אין את הפריבילגיה הזאת של הסתייעות במערכת GPS שעוזרת להן לנווט בחלל. עד היום, התחליף החלקי שנמצא היה שעונים אטומיים בכדור הארץ, שעזרו לצוותי הניווט לחשב את מיקום החללית לפי הזמן שלוקח לאות מהחללית להיקלט בארץ: ככל שהחללית רחוקה יותר ממרכז הבקרה, כך לוקח לאות הנשלח יותר זמן לעשות את המסע. כמובן, בהיעדר מעטפת של של אותות לא ניתן לקבוע מיקום מדויק של עצם במרחב, ולשם כך ישנן מערכות אחרות, כמו מערכת עוקב כוכבים, אבל כן ניתן למדוד במדויק את המרחק שעבר מאז המדידה הקודמת.
clock20190604b-16.jpg
גט טקסי במאדים
השעון האטומי החדש הוא השעון הראשון שנבנה במטרה לטוס על סיפון החללית עצמה, והוא צפוי לדייק ולשפר את התהליך באופן דרמטי. באמצעות השעון האטומי, חלליות העתיד יוכלו לנווט את עצמן אוטונומית – כלומר מבלי לחכות לפקודות מצוות הניווט כדור הארץ, שבתורו מחכה לאות מהחללית, כך שכל פעולת ניווט במאדים, למשל, אורכת דקות ארוכות.
היום, סוכנויות החלל משתמשות באנטנות-ענק בכדור הארץ ששולחות אותות לחללית, שלאחר מכן שולחת אותות חזרה ושעונים אטומיים מודדים את הזמן שלקח לאות להישלח ולהיקלט. רק אז, אחרי שהמפעילים הבינו איזה מרחק עברה החללית, הם יכולים לשגר לה פקודות ניווט.
stmd_atomic_clock.jpg
בנאס"א הבינו שהתהליך הזה מסורבל מאוד, ובעיקר: הוא מתאים לרובוטים, שאינם ממהרים לשום מקום, אינם ישנים לעולם ואינם צורכים מזון, מים וחמצן. זמנם של אסטרונאוטים יקר בהרבה. השעון האטומי החדש יקצר את התהליך בחצי: במקום לשלוח אות לכדור הארץ, ואז לחכות לאות חזרה עם המרחק שהחללית עברה בזמן הזה, כדור הארץ ישלח אותות לחללית והיא תחשב את המרחק בעצמה, מה שיעזור לאסטרונאוטים להבין איפה הם נמצאים בחלל או על מאדים, מבלי להמתין לתשובה מהשעונים האטומיים בכדור הארץ. המפעילים ישלחו אות לחללית, והשעון האטומי שעל סיפונה יחשב את המרחק שעבר מאז האות האחרון. ככלל, נאס"א עושה בימים אלה מאמצים בכל תחומי הטכנולוגיה כדי לאפשר מסעות מאוישים לחלל העמוק: מניסויים ביולוגיים שבוחנים את השפעת הקרינה הקוסמית על הקוד הגנטי שלנו ועד השלמת מערכת ההנעה החדשה, ה-SLS.
שעונים אטומיים צריכים להיות מדויקים להפליא כדי לשמש לניווט חללי. כאן בכדור הארץ, אנחנו יכולים להזמין מונית לצד מסוים של הרחוב והיא תחכה לנו בצד השני. בחלל, לעומת זאת, שעון שמפגר בשנייה אחת יכול לגרום לחללית לפספס את מאדים בקילומטרים רבים. בבדיקות מקדימות שנערכו על הקרקע, השעון האטומי החדש הוכיח שהוא יציב פי 50 יותר מהשעונים האטומיים שמשמשים לווייני GPS. אם המערכת תוכיח את עצמה גם בסביבה הרת הסכנות של החלל העמוק, יהיה זה אחד השעונים המדויקים ביותר ביקום: הוא "מאבד" שנייה אחת מדי 9 מיליון שנה.