Замена атомных частов на оптические в ГНСС-спутниках позволит повысить точность наземной навигации.
Работа ГНСС-систем зависит от атомных часов, установленных на спутниках, которые генерируют отметки времени на основе вибраций атома цезия, который колеблется в СВЧ-диапазоне. Чтобы достичь большей точности, инженеры собираются заменить эти вибрации более узким импульсом в видимой части спектра, который в 100 000 раз выше, чем СВЧ. Для этого будет использоваться то, что называется «оптические часы».
Чтобы представить себе разницу, вообразим настенные часы с маятником, который колеблется раз в секунду. А теперь представим, что он колеблется 300 млн раз в секунду. Такова частота атомных часов на атоме цезия. Умножьте всё это на 100 000 – и вы получите частоту оптических часов.
В результате их использования точность ГНСС-систем повысится в 100–1000 раз.
Проблема в том, что до сих пор гребень частот, а соответственно и оптические часы представляли собой тяжёлых громоздких капризных настольных монстров. Это отсылает нас к трудам Маттиаса Лезиуса из Menlo Systems и его команды, которым удалось построить компактные оптические часы, способные работать в условиях невесомости.
Разработанная командой версия гребня частот использует оптоволокно и не только полностью автоматизирована, но и весит всего 22 кг, имея размеры 22 × 14,2 см. Она потребляет 70 ватт и достаточно прочна, чтобы быть запущенной в космос ракетой. Собственно, в апреле прошлого года это и произошло: рубидиевые оптические часы были скомбинированы с атомными цезиевыми часами.
Первый эксперимент нельзя назвать вполне удачным. Хотя часы работали, точности ГНСС-системам они пока не прибавили. Команда работает над следующим поколением оптических часов, которые будут более адаптированы к работе в вакууме и защищены от радиации. Их запуск в космос запланирован на следующий год
Команда уверена в том, что в один прекрасный день они смогут получить оптические часы весом в несколько кг, занимающие объём 3 литра и потребляющие 10 ватт. Ещё они уверены в том, что новая технология будет применяться не только для ГНСС-систем, но для контроля за выбросами газа, точной метеорологии и наблюдения Земли.