Fortælle tid i en flash: Optisk ur Testet i rummet for første gang

Optisk ur i rummet

Forskere har rapporteret resultater fra det første optiske ur, der nogensinde fløj i rummet. Her viser en udsigt over Jorden fra forskningsraketten den kørte på løsningen af ​​den endelige booster, da uret begyndte at løbe i mikrogravitation. (Billedkredit: Airbus Defense & Space GmbH)



Forskere har testet optisk urteknologi i rummet for første gang, hvilket viser, at den ekstremt præcise teknologi kunne finde anvendelse i rumbaserede applikationer.



Optiske ure på Jorden kan opdele tiden mere fint end nogen tidligere ure, og i rummet kan de være nyttige som referencepunkter for GPS, koordinerende satellitter og undersøge grundlæggende fysik .

Urets sarte frekvenskammeteknologi modstod en lødende rakets opsendelse og hang i rummet i 6 minutter på en tysk rumfartsorganisations mikrogravity-forskningsplatform, før den faldt tilbage til jorden. [ 5 af de mest præcise ure, der nogensinde er lavet ]



De mest avancerede optiske ure holder tiden endnu mere præcist end atomure, der officielt definere den anden , til inden for 1 sekund i snesevis af milliarder af år. Imidlertid har mekanismen, der får dem til at fungere, været for uhåndterlig og skrøbelig til at bruge i rummet. Det nye arbejde testede, om hardware til et optisk ur kunne overleve rejsen.

'Hvorfor gør vi dette på en raket eller i mikrogravitation? Vi gør det, fordi vi leder efter måder at bringe ekstremt præcise ure ud i rummet, hvor de kan bruges som referencer, siger Matthias Lezius, forsker ved Menlo Systems GmbH i Tyskland og første forfatter på papiret, til demokratija.eu. 'For eksempel til fremtidige globale navigationssystemer, til præcisionsmetrologi, til afstandsmålinger.'

Den historiske flyvning var i april 2015, og papiret med detaljerede resultater var offentliggjort torsdag (17. november) i tidsskriftet Optica.



Optiske ure og atomure arbejder begge ved at måle atomer, da de svinger frem og tilbage efter at have været udsat for stråling, hoppe fra en energitilstand til en anden og tilbage. Optiske ure operere med en meget højere frekvens - synligt lys frem for mikrobølgeovn - og dermed 'krydse' meget hurtigere end atomure. Frekvenskammen genererer laserlys præcist ved millioner af forskellige bølgelængder, sagde Lezius, og fungerer som et 'gear' til at oversætte den svingning ned til en frekvens, der kan måles elektronisk.

Sådan bygger du de mest præcise atomure | Video

Optiske ure og frekvenskamme er blevet forbedret hurtigt på grund af fremskridt med at bygge mere bærbare og kraftfulde lasere samt andvances inden for laserspektroskopi, sagde Lezius.



Lezius 'team reducerede størrelsen på frekvenskammen og afskærmede den i beskyttende siliciumgummi til sin rejse. Målet med dette særlige eksperiment - udover bare at bevise levedygtigheden af ​​at bruge frekvenskamme i rummet - var at undersøge grænserne for generel relativitet og det punkt, hvor tyngdekraften påvirker processerne i et atom. Forskningen sammenlignede tiden på et atomur, der opererer ved lavere frekvenser, med det på det optiske ur, og fandt ud af, at der ikke var nogen forskel mellem de to. Forsøget returnerede ikke det ønskede nøjagtighedsniveau, men forskerne planlægger at genstarte det med et mere præcist referenceur og andre justeringer, sagde Lezius. Plus, de vil være i stand til at arbejde med at reducere frekvenskammens vægt fra dens nuværende 44 lbs (20 kg).

'Der er stadig måder at gøre det mindre,' sagde Lezius. 'Det var et første skud, og vi er allerede ved at bygge en mindre enhed og vil have en anden flyvning, der er planlagt til november næste år.' Den nye flyvning ville forlade kammen under vakuumforhold og ville blive yderligere beskyttet af stråling, repræsentanter for TheOptical Society, der producerer tidsskriftet Optica, sagde i en erklæring .

Efterhånden som teknologien udvikler sig, vil den blive mere nyttig til ekstrem præcis GPS -positionering, satellitnavigation og målinger af tyngdekraften (og endda gravitationsbølger) i rummet; selve frekvenskammen kan også bruges til nøjagtigt at måle kuldioxid i atmosfæren og skelne kvaliteter på planeter, der kredser om fjerne stjerner ved præcist at måle det lys, der kommer tilbage.

'Vi tror, ​​at det ikke er så langt væk, at sådanne ure vil være plads-kvalificerede til at flyve på satellitter,' sagde Lezius.

Send en e -mail til Sarah Lewin på slewin@demokratija.eu eller følg hende @SarahExplains .Følg os @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikel om demokratija.eu .