Американские военные учёные создадут портативные оптические атомные часы
Часы должны обеспечить пикосекундную точность.
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило о запуске программы «Надёжная сеть оптических часов» (ROCkN — Robust Optical Clock Network). В рамках её создадут оптические атомные часы, которые, по задумке, должны выйти компактными, чтобы поместиться в самолёте, на военном корабле или обычных машинах. Об этом сообщается в пресс-релизе DARPA.
Такие часы можно использовать не только в военных целях. Например, современные системы вроде интернета или GPS требуют наносекундной точности. Это нужно, чтобы все элементы системы синхронизировались правильно и отправляли пакеты данных без потери из одного места в другое.
Что такое атомные часы
Принцип действия атомных часов построен на замере частоты движения атомов (например, цезия) при переходе из одного энергетического состояния в другое. Для измерения частоты атомов используются микроволны. Но их можно заменить светом, что повысит точность таких часов в сто раз.
Проблема атомных часов в том, что это достаточно крупная конструкция:
Мало того, такие часы опасно перевозить. Как раз с такими проблемами DARPA и решила побороться.
Зачем нужны атомные часы
По задумке DARPA, такие часы нужны для синхронизации элементов различных военных систем:
Высокотехнологичные ракеты, датчики, самолёты, корабли и артиллерия полагаются на атомные часы, расположенные на спутниках GPS, которые обеспечивают наносекундную точность. Ошибка синхронизации всего в несколько миллиардных долей секунды может привести к отклонению позиционирования на метр или больше. Если противник заглушит GPS, то синхронизация времени быстро ухудшится, что поставит под угрозу военные действия.
Уже сейчас DARPA отдаёт себе отчёт, что часы не будут настолько точными, как лучшие лабораторные оптические часы, но они всё-таки «превзойдут современные атомные часы как по точности, так и по задержке, сохраняя малые размеры, вес и мощность в надёжном корпусе».
Когда сделают
Ожидается, что за четыре года учёные справятся. За это время разработают сразу две модели.
Программа разделена на две области. В рамках первой сделают компактные оптические атомные часы, которые можно разместить на истребителе или спутнике. Они должны обеспечить пикосекундную (1⁄1000000000 секунды) точность в течение ста секунд.
Вторые часы будут большего формата, но всё ещё переносимыми — их можно будет размещать на кораблях ВМФ или в полевых палатках. Такие часы должны обеспечить наносекундную (1⁄100000000 секунды) точность в течение тридцати дней. Подобные показатели соизмеримы с временнóй точностью GPS, так что военные месяц могут обходиться без средств позиционирования.