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汞离子原子钟有望提高GPS精度
2019-07-08

【据GPS World网站2019年6月10日报道】NASA正在准备一个超精确的原子钟,它不仅可以改变现有的深空导航任务,还可以提高GPS授时的准确性,进而提高GPS的定位精度。

深空原子钟(DSAC)是一种非常小的汞离子原子钟,它与高精度地面原子钟一样稳定,体积小但却坚固耐用,可搭载在航天器上在深空工作。而目前用于定位和深空导航任务的地面原子钟太大,无法在太空中飞行。

由于来自航天器的跟踪数据必须在地球上收集和处理,因此需要一个双向跟踪链路。凭借着深空原子钟,NASA追踪数据的精度能够提高一个数量级,从而完成木星、土星以及更远的深空任务。

深空原子钟还可以用于提高GPS的准确性,比目前GPS卫星上的原子钟更加稳定和准确。随着现代化进程的推进,未来有望在卫星上使用深空原子钟。深空原子钟技术利用汞离子在40.50 GHz处的超精细跃迁频率特性,将石英振荡器的频率输出控制在一个接近恒定值的范围内。

该时钟将带有电场的汞离子囚禁在阱中,并通过施加磁场和屏蔽层来进行保护,预计深空原子钟在10年内只会产生1 μs的误差。深空原子钟汞离子捕集器示意图显示了捕集器和限制离子的钛真空管。四极阱是光学测量超精细跃迁的地方,而多极阱则是由石英振荡器的波导通过微波信号“访问”离子的地方。(北京海鹰科技情报研究所 徐月 薛连莉)

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