手表，相信大家都再熟悉不过，从机械手表到现在的石英手表，现代钟表和手表都是石英的。内部的微小石英晶体受到电流的作用，使其振动。这种振动的频率非常精确，就像老式时钟上的钟摆一样，这种振动可以计时，来帮助人们确定每天的时间。自年以来，这些石英水晶钟就一直存在，并从年开始用于手表。它们比任何机械钟都精确一个数量级。
石英表严格来说属于电子表中的一类，因为它是用晶体振荡器驱动动机械齿轮的，不用上发条，只要加电池就行了，因此，石英表一定是电子表，但电子表不一定是石英表。因为一个是半机械设备，一个是电子设备。但总之来说。石英表比机械表精准的多，制作精良的石英表一年的误差可以控制在1分钟以内。因此石英表对于人类的日常生活来说完全够用，但对太空任务来说却要另当别论了！太空的一切任务，都需要一个更精确更稳定的时钟，而石英钟缺乏所需的稳定性。
稳定性指的是时钟测量时间单位的一致性。在深入太阳系的任务中，它对一秒钟的测量必须在数周、数月甚至数年内保持稳定。在地球上，一个石英钟在一小时内误差哪怕只有一纳秒，也没有任何意义。但是在太空任务中，对于一个快速移动的宇宙飞船来说，每小时的纳秒误差会在几周、几个月甚至几年的时间里造成巨大的误差。这意味着我们的宇宙飞船将完全偏离目标。因此比石英表更精准的原子钟出现了！
原子钟
原子钟比石英钟精确得多，唯一的共同点是仍然使用石英，但它们有由某些元素的原子提供的额外一层稳定性。它们的工作原理是测量一个原子的电子在改变能级时发出的电磁信号。随着时间的推移，这些时钟变得越来越精确，特别是通过将原子冷却到接近绝对零度时。所以当我们宇宙飞船想知道知道它们在哪里时，它可以向航天器发送一个信号，然后航天器将这个信号发送回地球，经过的时间可以帮助确定距离。
世界上第一个精确的铯原子钟是由路易斯·埃森和杰克·帕里于年在英国国家物理实验室制造的。而我们的GPS系统依赖于内部原子钟的准确度。但即使在GPS卫星上，时钟本身也不够可靠。它们的准确度每天都要通过与地球上的大型冷藏原子钟的接触而得到修正，这就是这个系统的工作原理。
最近，美国国家标准与技术研究所的物理学家们建造了迄今为止最精确的时钟。这是一个基于稀土元素镱的原子钟。这个时钟非常稳定，一天只误差0.秒。那台仪器太先进了，几乎不再是钟了。它可以测量地球的形状，探测引力波，甚至可能探测暗物质本身。但是遗憾的是镱原子钟目前无法不能装进宇宙飞船。因此深空原子钟出现了！
深空原子钟
深空原子钟（DeepSpaceAtomicClocks），简称DSAC，将帮助我们的太空宇宙飞船提供令人难以置信的精确度，近日美国国家航空航天局(NASA)宣布将利用其深空原子钟对太空计时进行革命性的改革。
我们知道当宇宙飞船在像火星这样遥远的地方飞行时，与地球来回反射信号可能需要40分钟。如果是载人任务，这种时间延迟是难以想象的，甚至是危险的。想象一下，如果你在地球上使用手持GPS要等40分钟，造成的后果是难以想象的。
而DSAC不再需要航天器不断地与地球来回反射信号。未来，如果DSAC按计划运行，航天器可以以某种自动驾驶模式运行。DSAC的精度和稳定性预计将是GPS卫星时钟的50倍左右。DSAC在4天的误差小于1纳秒，10年后的误差将小于1微秒(百万分之一秒)。这意味着在万年后，它将只差一秒钟。它依靠宇宙中任意一个元素的原子的绝对相似性来实现这一点。
DSAC为什么这么准？
每个原子，无论其类型如何，都是由原子核以及质子和中子，再和周围的一组电子组成的。但是电子不是随机地围绕原子核运动的。它们占据特定的能级，也被称为轨道或壳层。它们可以被震出轨道层，但只能通过特定频率的微波。然后它们会跳到更高的能级层，或者说是壳层。对于特定的元素，在宇宙的任何地方，使一个电子跃迁所需的能量是完全相同的。当电子跃迁时，它会释放出电磁信号。这些轨道之间的能量差是如此精确和稳定的一个值，这是制造原子钟的关键因素。这就是原子钟能够达到机械钟之外的性能水平的原因。
在像DSAC这样的原子钟中，原子部分与老式的石英晶体部分耦合。石英晶体的振荡频率被转换成应用于原子集合的频率。如果石英发出的频率是正确的，它将导致原子中正确数量的电子跃迁能级。如果频率降低，跳跃能级的电子就会减少。通过比较两者，电子跃迁的更精确性质可以用来重新校准石英钟。而DSAC每隔几秒钟就会这么做，这使得它具有极高的准确性和稳定性。DSAC将比GPS卫星的原子钟精确50倍。它将是太空中最精确、最稳定的时钟，它是通过处理汞离子来完成的。
虽然大多数原子是中性的，离子却带有电荷。这是因为离子有不同数量的质子和电子。因此和其他原子钟一样，DSAC中的原子也包含在真空室中。如果在其他不使用离子的原子钟中，原子可以与真空室的壁面相互作用，当环境中的某些东西发生变化时，比如温度，原子就会受到影响，这会导致频率误差。但是由于DSAC中的汞离子带有电荷，它们也可以被电磁“陷阱”所限制。这阻止了它们与真空室壁的相互作用，这就是为什么DSAC有如此高的精度。
未来的DSAC
有了DSAC，航天器就不需要一直与地球通话来导航。在深入太阳系的任务中，与地球的持续通信将有很大的改善。美国宇航局的深空原子钟已经于6月22日由SpaceX猎鹰重型运载火箭发射。DSAC是轨道试验台的一部分，这是一个多功能的模块化系统，可以在一颗卫星上承载多个测试和演示有效载荷。DSAC将在地球轨道上运行大约一年。这是一个技术演示任务，如果一切顺利，它将在未来太空任务中发挥巨大的作用。