Billede:Mikroverden i et atomur

Det, der ligner et luftbillede af et fremmed landskab, er faktisk et scanningselektronmikroskopbillede af en testglasoverflade, erhvervet som en del af et projekt for at forbedre levetiden for rumbårne atomure, der findes i hjertet af navigationssatellitter. Hvert skarpt plasma-ætset træk, der ses her, er mindre end 10 mikrometer – en hundrededel af en millimeter – på tværs.

Meget nøjagtige atomure er afhængige af skift mellem energitilstande i et atoms elektronskal, induceret af lys, laser eller maserenergi. At tvinge atomer til at springe fra en energitilstand til en anden forårsager udsendelse af et tilhørende mikrobølgesignal ved en ekstremt stabil frekvens.

For at tage eksemplet med det passive brint-maser-design – der fungerer som hoveduret ombord på hver Galileo-satellit og holder tiden til en estimeret præcision på et sekund på tre millioner år – et nøgleelement er plasma-beholderen af ​​glaspære, inden for hvilken brintmolekyler befinder sig. opdelt i atomer. Men kemisk ætsning og andre interaktioner mellem brintplasmaet og glasets indre vægge kan i sidste ende nedbryde pæren, hvilket påvirker udledningsprocessens bæredygtighed.

Dette mikroskopiske billede viser resultaterne med de koniske mønstre forårsaget af ætsningsmekanismer og relaterede plasmaeffekter. Det blev erhvervet som en del af et ESA Technology Development Element-projekt med Safran (tidligere Orolia), der undersøger karakteriseringen af ​​disse effekter for at forbedre pålideligheden af ​​atomure i rummet.

Satellitnavigation er afhængig af meget præcis tidtagning, fordi positionering beregnes baseret på signalets rejsetider ganget med lysets hastighed.

Forbedrede versioner af passiv brint-maser og backup-rubidium-atomure er blevet designet til Europas nye Galileo Second Generation-satellitter.

Timingstabilitet er også stadig vigtigere for satellitbaseret telekommunikation, med flytninger til højere frekvenser, der tilbyder højere datahastigheder, men som til gengæld kræver nøjagtig tidssynkronisering, hvilket atomure af mindre chipstørrelse er i betragtning.

Leveret af European Space Agency