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在18世纪，大英帝国正在积极扩大其边界，贸易和影响。主要工具是舰队-这个小岛国并非毫无理由地被称为海洋女士。在18世纪初，对导航的改进要求创建一种更精确的方法来确定船只的位置。英国议会为解决这一问题任命了空前的奖励。解决方案是制造超精密（当时）的“海洋”手表。但是历史是螺旋式发展的：如今，掌握太阳系的任务需要使用精确的导航钟- 原子发射的航天器。

时间是绘制和导航的最重要参数之一。知道我们的速度和从开始运动起经过的时间，我们可以计算出我们已经移动了多远，从A点到B点还有多少要走/开车/飞行。而且测量仪器（包括时钟）越精确，我们就可以越精确绘制错误的机会更少。这在以下情况下至关重要：路线点之间的距离非常大，旅行者的资源非常有限，并且不允许您在太空中徘徊以寻找目的地。例如，从地球到火星旅行时。

人类创造的最准确的时钟是原子钟。它们基于使用各种物质的原子的一定数量的振动周期来计算时间单位的思想。例如，铯，锶，rub，氢，钙，碘和其他化学元素。如今，原子钟主要用于卫星导航系统和控制航天器。此外，在许多国家，他们正在努力提高原子钟的准确性，紧凑性和对外部影响的抵抗力。例如，2016年秋天，在俄罗斯物理研究所展示了一种基于th原子的光学原子钟的原型，该原型如今已成为世界上最精确的原子钟之一。

但是，我们对太阳能系统的发展大胆思考，工程师面临的技术难题就更多。其中之一是提高外太空航行的准确性。在这种情况下，即使使用无人探测仪，绘制错误的成本也非常高，更不用说有人驾驶去火星了，甚至还去了木星和土星的人造卫星。
如今，在太空航行中，已经测量了航天器和控制中心之间无线电信号的传播时间。了解无线电波的传播速度后，您可以确定设备传播的距离及其相对速度。

深空

几年前，NASA开始开发一种用于远距离太空探险的紧凑型原子钟- 深空原子钟（DSAC）。这款手表是长方体形的模块，尺寸为29 x 27 x 23 cm，重量-16 kg。功耗-44瓦。DSAC使用汞原子，因此该表非常耐外部磁场和极端温度。手表的精度等级在10年内不到1微秒。

计划在2017年3月在“轨道测试台”上进行试飞。在这一年中，该设备将以高精度确定其轨道高度。

怎么了

但是，为什么我们需要一个新的原子钟，甚至是安装在航天器上的时间和时间，只要它们受到地球的控制，在测量飞行参数时也能达到很高的精度？

举一个实际的例子：确定绕火星运行的卫星的轨迹。到地球的平均距离为2.25亿公里（最小-5576万，最大-4.01亿公里）。在此距离下，无线电信号来回大约25分钟。这里的关键是时间测量的准确性。如今，陆基飞行控制系统中使用的原子钟能够以不到一米的精度计算出与航天器的距离，以及相对于MCC的速度（以不到每秒毫米的精度）。经过两天的数据积累，您可以确定火星周围车辆的轨迹。并且，如有必要，进行调整。

根据NASA的喷气推进实验室这是正在开发DSAC的卫星，在火星轨道上观察卫星的两天期间，累积的时间测量误差为几皮秒，这使测量到设备的距离的总误差以米为单位，并且速度约为1μm/ s。复杂的算法将收集到的统计信息用于计算轨迹，误差在10米以内。

如果将原子钟放在航天器上，则不需要每次都从地球发送命令来计算飞行参数，因此航天器可以通过测量往返信号的传播时间来做出响应。机载导航系统本身定期发送信号就足够了，或者可以从地球单方面发送信号，并且所有飞行参数的计算都将在机上执行。也就是说，我们将计算出的时间间隔减半，并将误差的大小减半。

此外，根据同一喷气推进实验室的说法，有可能切换到更高的频率，这将使跟踪精度提高一个数量级，从而将误差降低相同的数量。

另外，随着从地球来控制的航天器数量的增加，将不可避免地出现天线系统资源有限的问题。如果能够仅在一个方向上发送信号而无需等待响应，那么在现有设施中，将有可能有效地管理两倍的设备。

如果将设备设计为单向传输测量信号，则可以节省天线的尺寸，因为它们不需要非常精确地对准地面即可发送响应。此外，可能不会在发送测量信号的会议上花费宝贵的时间进行研究探索，而是将其专门用于科学测量。并且船上导航数据的积累将使您可以实时使用它们来操纵和规划航向。在反应时间变得至关重要的情况下，这一点尤其重要。例如，当使用机器人设备接近行星时。或者，在机器人漫游者/月球漫游者/泰坦漫游者/ europass的崎terrain地形上行驶时。

即使在有人驾驶的情况下，对于宇航员而言，掌握其轨迹上的所有数据也非常有用，这样他们就可以在困难的情况下快速绘制航向。

至于俄罗斯航天，我们的工作也不会停滞不前。特别是，计划在2018年发射第一颗带有氢原子钟的 GLONASS卫星，该卫星在测试中显示10年内的精度为1.8微秒（12小时内为0.5皮秒）。

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