NASA 的深空原子鐘 (DSAC) 是迄今為止開發(fā)的最重要的計時儀器之一，它將成為我們在地球上進(jìn)行長途旅行和通信的基礎(chǔ)。它有多準(zhǔn)確？精確到每 9,000,000 年一秒。話雖如此，了解精密計時儀器的更大重要性需要在多個領(lǐng)域進(jìn)行教育，包括物理、導(dǎo)航，當(dāng)然還有鐘表學(xué)。例如，對于許多人來說，精確導(dǎo)航需要精確的時鐘并不明顯。此外，許多人并沒有立即意識到相對論的影響會改變空間中兩個不同點(diǎn)的時間測量方式。可以說，長途太空旅行和通信需要極其精確的本地計時機(jī)器。

原子鐘（此處為 aBlogtoWatch 上的歷史）是目前科學(xué)界已知的最精確的計時儀器形式。它們的運(yùn)行是因?yàn)樵有袨榈姆€(wěn)定性，這意味著您可以圍繞它們建立一個計時儀器。地球上和目前在軌的原子鐘不足以進(jìn)行長途太空旅行，因此美國宇航局與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 (JLP) 合作開發(fā)了一種新型原子鐘，即深空原子鐘。與傳統(tǒng)的原子鐘相比，該設(shè)備更能抵抗環(huán)境影響（如振動），并且已經(jīng)小型化（大致與微型冰箱的大小），以便在航天器中旅行。廣告訊息廣告信息結(jié)束

DSAC 進(jìn)一步使用汞離子，而不是其他原子，例如銫 133（在此原子鐘手表中使用）。JPL 開發(fā)了一種特殊的汞離子阱，用于“調(diào)節(jié)石英晶體鐘”。這是一種非常好的說法，即 DSAC 實(shí)際上使用了傳統(tǒng)的石英晶體調(diào)節(jié)系統(tǒng)——但它通過測量汞離子如何發(fā)光來增加一層控制。深空原子鐘令人難以置信的突破實(shí)際上是該設(shè)備每九百萬年一秒的精度及其對環(huán)境影響的抵抗力以及便攜性的結(jié)合。

在開發(fā)出像 DSAC 這樣的設(shè)備之前，大多數(shù)航天器都需要與地球或地球附近的設(shè)備進(jìn)行通信，以獲得準(zhǔn)確的時間測量結(jié)果。由于空間干涉和相對論的影響，這是非常成問題的。這兩個因素都會嚴(yán)重破壞信號的準(zhǔn)確性和傳輸信息的有效性。這在計時領(lǐng)域尤為重要，因?yàn)榧词故亲钚〉腻e誤，當(dāng)涉及到太空導(dǎo)航所需的令人難以置信的精度時，也可能導(dǎo)致整個任務(wù)失敗。

作為自然界中的一種力，時間的存在方式與重力等力的存在方式不同。科學(xué)愛好者（和天體物理學(xué)家）會第一個告訴你時間是人類創(chuàng)造的東西。我們還發(fā)明了非常精確的方法來跟蹤事件之間的間隔，我們稱之為保持時間的測量。因此，即使時間是我們編造的，能夠測量時間的流逝也非常重要。當(dāng)今的許多計時技術(shù)，從歷史悠久的基于擺輪的調(diào)節(jié)系統(tǒng)到石英晶體振蕩器，都是為導(dǎo)航和通信的需要而開發(fā)的。2019 年的今天，美國宇航局（及其合作伙伴）憑借深空原子鐘在自主、準(zhǔn)確的時間測量方面取得了新成就。廣告訊息廣告信息結(jié)束

經(jīng)過加利福尼亞州帕薩迪納 JLP 的 NASA 實(shí)驗(yàn)室 20 多年的開發(fā)，深空原子鐘將于 2019 年 6 月 22 日從佛羅里達(dá)州乘坐 SpaceX Falcon Heavy 火箭發(fā)射升空。DSAC 將駐留在軌道測試臺衛(wèi)星內(nèi)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)將在用于其他任務(wù)之前開始測試。然而，美國宇航局確實(shí)對 DSAC 寄予厚望，希望它成為即將到來的火星任務(wù)的主要部分，以及許多其他未來用途。同樣，如果沒有 DSAC 之類的東西，遠(yuǎn)程航天器將無法準(zhǔn)確執(zhí)行自主導(dǎo)航所需的時間計算——這使得它們依賴于來自地球的信息，這些信息可能會受到各種形式的干擾的負(fù)面影響，以及相對論的影響。