第54章 天生会捡漏
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第54章 天生会捡漏 (第1/3页)面对院长下意识的提问,顾玩笑了。
为什么要做可以便捷重置出两套初始谐频的原子喷泉?
他很乐意回答这个惠而不费又能装逼的问题:
“因为这型铯原子钟,在首次投入商用的时候,就是要分两类用途的。一批会放在地面宇航中心,比如休斯顿的NASA总部,另一批是跟着GPS卫星发射到环绕轨道上的。
根据最简单的爱因斯坦狭义相对论,物体运动的速度越快,就会导致其时间流逝变慢。GPS卫星的轨道在离地19000公里,所以环绕速度远低于第一宇宙速度,只有大约3.9公里每秒。
而地面中低纬度,比如大洋国得州的休斯顿,地球自转线速度还不到400米每秒。(赤道上能超过460米,因为那里地球旋转半径最大)
GPS卫星环绕速度跟地面宇航中心跟着地球自转线速度的速度差,有3.5公里美妙左右,相当于十万分之1.17的光速。
所以,我们粗略估算,GPS卫星上的时间流逝,每天大致要比地面宇航中心慢一百多微秒。
当然,这个结果只算了狭义相对论中的速度对时间的影响,还没算广义相对论下引力对时间的扭曲。这个计算过程就复杂一些,您可以看我材料上写的。
最终结论,应该是引力-时间扭曲比速度-时间扭曲略大一些,能抵消掉大部分,但还是有20~30微秒每天的误差累积量。
所以,如果不在原子钟的原子喷泉层面、就对天地两种喷泉的预设谐频进行差异微调,那么后续就要用更多麻烦的方法、增设外部机构,进行后段通讯校准了。
根据我的计算,如果地面静态铯原子钟使用了91亿9263万1770次的标准谐频。那对于卫星上那些原子钟,该把喷泉谐频降速到91亿9150万次左右,大致就能天然解决这个问题。”
(注:上面那个计算,用到广义相对论下的固有时-引力场度规关系方程,但是网站打字不支持显示那么复杂的公式,打不出来。有兴趣的可以自己去查相关物理学专著。
其实我本来打算捡起大学物理课本自己算一遍的,后来发现毕业十几年了,做题能力下降严重,太浪费时间,就网上找了个数据。硬核书友别抬杠,原理肯定是对的,只是计算过程我没自己算。)
顾玩这番答案刚说完,丁院长就有一股“这么简单的道理,为什么别人没想到”的懊悔感。
就像是那些领导在自己的球队因为低级失误惜败后,忍不住想拍断大腿时那种懊悔。
爱因斯坦的相对论,丁院长当然是熟得不能再熟了,属于睡着了都能解出来的那种熟。对丁院长而言,那就是托儿所婴童的水平。
但是,把这么简单的道理,跟原子态控制、航天的工程应用,瞬间想到结合起来,那就不容易了。
这就从托儿所婴童上升到了小学三年级数学应用题的水平了。
丁院长大致知道顾玩算得没错,但他也不懂航天卫星工程,也不懂GPS、原子钟精度,所以随口问了一句:
“这个误差量,有多重要?”
顾玩想了想,决定
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