פיתוח מערכות PNT אופטיות לחלל
המעבדה הפיזית הלאומית של בריטניה (NPL) משתפת פעולה עם תוכנית התמיכה לחדשנות ניווט (NAVISP) של סוכנות החלל האירופית (ESA) וסוכנות החלל הבריטית (UKSA) כדי לפתח את הדור הבא של טכנולוגיות מיקום, ניווט ותזמון (PNT).
מערכות PNT מבוססות חלל הן קריטיות לתקשורת יבשתית, תחבורה ורשתות מחשבים. מערכות PNT עתידיות מצריכות חוסן מוגבר כדי לשמור על דיוק התזמון ולשפרו, במיוחד כאשר אותות לוויין ניווט גלובליים מופרעים עקב מזג אוויר בחלל, תקלות במערכת או פעולות עוינות.
כדי להתמודד עם אתגר זה, NPL שואפת לפתח שעונים אופטיים חזקים וניידים קטנים המספקים דיוק מעולה בהשוואה למערכות מיקרוגל. מרכיב מרכזי בטכנולוגיה זו הוא החלל האופטי המעוקב הניתן לפריסה בחלל.
נכון לעכשיו, שעונים אטומיים על סיפון של לווייני ניווט עולמיים משתמשים בקרינת מיקרוגל כדי להינעל על תדרי קליטת מיקרוגל אטומיים יציבים. בעשור האחרון שעונים אטומיים אופטיים המשתמשים בלייזר לזיהוי קליטה אטומית אופטית בתדרים גבוהים יותר שיפרו מאוד את דיוק התזמון.
החלל האופטי המעוקב של NPL משמש כיחידת בקרת שעון אופטו-אלקטרונית קומפקטית, השומרת על ייצוב התדרים של לייזר השעון ולייזרי העזר הדרושים להפעלת השעון האופטי. טכנולוגיה זו מבטיחה רוחבי קו לייזר צרים במיוחד.
באמצעות פרויקט זה, NPL מבקשת לשפר את טכנולוגיית החלל המעוקב הקיימת שלה כדי ליצור יחידת בקרת שעון נמוכה (CCU) בעבור הדור הבא של שעונים אופטיים. יחידה זו תעבור בדיקות מעבדה קפדניות כדי לדמות תנאי חלל ולהבטיח את עמידותה במסלול.
יישומים ללייזרים מיוצבים לחלל כוללים טלקומוניקציה, ניטור שינויי אקלים ופיזיקה בסיסית. לדוגמה, משימת ה-NASA-ESA Next Generation Gravity Mission, שתושק לקראת שנת 2030, תשתמש בלייזרים אלה כדי למדוד את שדה הכבידה של כדור הארץ. המשימה כוללת שני לוויינים במסלול נמוך של כדור הארץ, מופרדים ב-100 ק"מ. לייזר ימדוד שינויים במרחק בין הלוויינים והמדידה תספק נתונים על שינויים בגובה פני הים והטופולוגיה של היבשה, החיוניים לחיזוי שינויי אקלים.
במשימת אנטנת החלל של אינטרפרומטר לייזר של NASA-ESA, שהוקרן בשנות ה-30 של המאה ה-20, הלייזרים המיוצבים בחללים מעוקבים של NPL יכולים לשמש הפניות לתדר למדידות גלי כבידה בחלל.
פרויקט שיתוף הפעולה של NPL, ESA ו-UKSA, שואף לבסס את בריטניה כמובילה בטכנולוגיות PNT מתקדמות ליישומי חלל, תוך אבטחת עתידן של מערכות תקשורת וניווט גלובליות.
