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摘要：美国航天局的深空原子钟，如图所示，将测试用于深空导航的新技术。美国航天局说，这样大的误差将对测量快速移动的航天器的位置产生巨大影响，原子钟将石英晶体振荡器与某些类型的原子结合起来，以创造更好的稳定性。美国航天局的深空原子钟将使用汞原子，4天后关闭时间不到1纳秒，10年后关闭时间不到1微秒。美国宇航局称，深空原子钟不会受到这种环境变化的影响，因此其稳定性将是全球定位系统卫星所用时钟的50倍。
美国宇航局定于今天（6月24日）在一架重型猎鹰上发射一个不可思议的新原子钟进入轨道，这是一项技术演示任务，可以改变人类探索太空的方式。
深空原子钟，由美国宇航局喷气推进实验室开发，美国宇航局在一份声明中说，这是对我们在地球上使用的原子钟和已经在卫星上运行的时钟的一次太空升级，比如提供GPS的那些。
理想情况下，这一新的原子钟将使航天器在太空中导航到遥远的物体——例如火星之旅——更加自主。科学家希望通过深空原子钟获得的航天器位置测量精度，将使在深空飞行的航天器能够自行行动，而不必与地球进行太多通信。美国宇航局说，这将是对目前航天器导航方式的巨大改进。
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上发射时的样子，但它是如何工作的呢天文学家已经使用时钟在太空中导航。他们向太空船发出信号，太空船把它送回地球。往返的时间告诉科学家宇宙飞船离地球的距离。这是因为信号是以光速传播的，所以随着返回航天器所需时间的增加，寻找距离只需简单的计算。根据美国宇航局的数据，科学家们可以通过在一段时间内发送多个信号来计算宇宙飞船的轨迹，包括它的位置和运行方向。
，但是为了在很小的误差范围内知道宇宙飞船的位置，天文学家需要非常精确的时钟，可以测量十亿分之一秒。他们还需要非常稳定的时钟。”这里的“稳定性”指的是时钟测量时间单位的一致性。当你认为时钟总是测量与“秒”相同的时间长度时，时钟有一种漂移的趋势，并慢慢地将越来越长的时间标记为“秒”，天文学家需要他们的原子钟在数天和数周内保持在十亿分之一秒以上的一致性。
现代时钟，从我们戴在手腕上的时钟到卫星上的时钟，大多使用石英晶体振荡器来计时。美国航天局在声明中说，这些设备利用了石英晶体在施加电压时以精确频率振动的事实。这种振动的作用就像一个祖父钟的钟摆。
但是，按照太空导航的标准，石英晶体钟一点也不稳定。六周后，它们可能会熄灭整整一毫秒，这意味着光速将达到185英里（300公里）。美国航天局说，这样大的误差将对测量快速移动的航天器的位置产生巨大影响，
原子钟将石英晶体振荡器与某些类型的原子结合起来，以创造更好的稳定性。美国航天局的深空原子钟将使用汞原子，4天后关闭时间不到1纳秒，10年后关闭时间不到1微秒。根据美国宇航局的说法，这个钟要花上一千万年的时间才会出现一秒钟的错误。
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得知原子钟利用了原子的结构可能并不奇怪，由质子和被电子包围的中子组成的原子核。每个元素的原子都有一个不同的结构，原子核中有不同数量的质子。虽然每种类型的原子所拥有的电子的数量可以不同，但电子占据不同的能级，而恰好适量的能量的震动可以使电子跃迁到原子核周围更高的能级。
使电子产生能量所需的能量o这种跳跃对于每个元素都是独一无二的，并且与该元素的所有原子都是一致的。”JPL的原子钟物理学家埃里克·伯特在声明中说：“事实上，这些轨道之间的能量差是如此精确和稳定的数值，这确实是原子钟的关键因素。”这就是原子钟能够达到机械钟以外的性能水平的原因。
在本质上，原子钟可以自我修正。在原子钟中，石英振荡器的频率被转换成应用于特定元素的原子 ... 的频率。如果频率是正确的，它将导致原子中的许多电子跃迁能级。但如果不是这样，跳跃的电子就会减少。这告诉时钟石英振荡器是关闭频率和多少纠正它。在深空原子钟上，这种校正是每隔几秒计算一次并应用到石英振荡器上的。
，但这并不是深空原子钟的全部特点。这种钟不仅使用汞原子，还使用带电荷的汞离子。
因为离子是带电荷的原子，它们可以被包含在电磁“陷阱”中。这样可以防止原子与真空室的墙壁相互作用，这是常规原子钟中使用的中性原子的常见问题。当它们与真空壁相互作用时，温度等环境变化会引起原子本身的变化，并导致频率误差。
美国宇航局称，深空原子钟不会受到这种环境变化的影响，因此其稳定性将是全球定位系统卫星所用时钟的50倍。在今天的时钟发射之后，科学家们将能够开始测试时钟的精度，因为它将在轨道上花费数天，然后数月。
深空原子钟将从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射，由SpaceX猎鹰重型火箭作为24个有效载荷之一。美国东部时间下午11:30（格林尼治标准时间6月25日3:30），4小时的发射窗口打开；明天访问太空，全面报道发射情况。
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