Lo scorso 18 settembre 2021, la missione NASA Deep Space Atomic clock si è conclusa con successo, restando in funzione molto più a lungo del previsto e battendo tutti i record di stabilità per gli orologi atomici nello spazio. Lo strumento era ospitato sul veicolo spaziale Orbital Test Bed di General Atomics che è stato lanciato a bordo della missione Space Test Program 2 del Dipartimento della Difesa il 25 giugno 2019. Il suo obiettivo: testare la fattibilità dell'utilizzo di un orologio atomico di bordo per migliorare la navigazione dei veicoli spaziali nello spazio profondo.
Attualmente, i veicoli spaziali si basano su orologi atomici terrestri. Per misurare la traiettoria di un veicolo spaziale mentre viaggia oltre la Luna, i navigatori usano questi cronometri per tracciare con precisione quando tali segnali vengono inviati e ricevuti. Poiché i navigatori sanno che i segnali radio viaggiano alla velocità della luce, possono utilizzare queste misurazioni temporali per calcolare la distanza esatta, la velocità e la direzione di marcia del veicolo spaziale.
Ma più un veicolo spaziale è lontano dalla Terra, più tempo ci vuole per inviare e ricevere segnali – da diversi minuti a poche ore – ritardando significativamente questi calcoli. Con un orologio atomico di bordo abbinato a un sistema di navigazione, il veicolo spaziale potrebbe calcolare immediatamente dove si trova e dove sta andando.
Costruito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, il Deep Space Atomic Clock è un orologio atomico ultra-preciso agli ioni di mercurio racchiuso in una piccola scatola che misura circa 25 centimetri su ciascun lato - all'incirca le dimensioni di un tostapane. Progettato per sopravvivere ai rigori del lancio e all'ambiente freddo e ad alta radiazione dello spazio senza che le sue prestazioni di cronometraggio si degradino, il Deep Space Atomic Clock era una dimostrazione tecnologica destinata a realizzare primati tecnologici e colmare lacune di conoscenza critiche.
Dopo che lo strumento ha completato la sua missione primaria di un anno in orbita terrestre, la NASA ha esteso la missione per raccogliere più dati grazie alla sua eccezionale stabilità al cronometraggio. Ma prima che la demo tecnica fosse spenta il 18settembre, la missione ha fatto gli straordinari per estrarre quanti più dati possibili nei suoi ultimi giorni.
I dati dello strumento pionieristico aiuteranno a sviluppare Deep Space Atomic Clock-2, una demo tecnologica che viaggerà su Venere a bordo del veicolo spaziale Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography & Spectroscopy (VERITAS) della NASA, che verrà lanciato entro il 2028. Questo sarà il primo test per un orologio atomico nello spazio profondo e un progresso monumentale per una maggiore autonomia dei veicoli spaziali.