(NASA / JPL-Caltech)
Hoje, 24 de junho de 2019, a NASA está enviando um relógio atômico para o espaço. Não apenas qualquer relógio atômico antigo. É até 50 vezes mais preciso do que os relógios atômicos a bordo de satélites GPS, com precisão de apenas um segundo a cada 10 milhões de anos.
É apenas do tamanho de uma torradeira, mas pode revolucionar as viagens no espaço profundo.
É chamado de Deep Space Atomic Clock , e o próximo ano será crucial para o seu desenvolvimento, com a NASA monitorando seu desempenho enquanto orbita a Terra a uma altitude de 720 quilômetros - quase o dobro da distância da Terra que a Estação Espacial Internacional. . Ele será lançado a bordo do foguete Falcon Heavy da SpaceX.
Os relógios atômicos são o eixo principal da navegação por satélite. Os satélites de GPS estão constantemente enviando sinais de rádio de velocidade de luz transmitindo a localização e a hora em que deixaram o satélite. O receptor na Terra - seu telefone celular, por exemplo - mede o tempo de atraso de cada satélite e converte isso em coordenadas espaciais.
É assim que funciona a navegação em naves espaciais. Navegadores aqui na Terra enviarão um sinal para a espaçonave e a espaçonave a mandará de volta. Como o sinal viaja a uma velocidade conhecida, o tempo que isso leva permite calcular a distância até a espaçonave.
Como você provavelmente pode imaginar, quanto mais preciso o relógio, melhor os dados de localização. É aqui que entra o relógio atômico.
A maioria dos relógios agora é baseada em um oscilador de quartzo. Como os cristais de quartzo vibram em uma freqüência regular quando uma pequena corrente elétrica é aplicada, eles podem ser usados como base para manter o tempo. Isso é perfeitamente adequado para o nosso dia-a-dia, mas com o passar do tempo esses osciladores de quartzo perdem a precisão.
Depois de apenas seis semanas, eles podem estar fora em até um milissegundo ou um milésimo de segundo. Isso pode não parecer muito, mas se dependêssemos dele para navegação espacial, essa pequena fração de segundo poderia significar um erro de distância de 300 quilômetros .
Os relógios atômicos, por outro lado, são baseados nas oscilações de átomos excitados que são marcados para frente e para trás. E eles são incrivelmente precisos. Os relógios atômicos mais precisos já feitos não ganhariam ou perderiam um segundo por bilhões de anos .
Estes são objetos bastante grandes e não seriam adequados para o envio para o espaço. Os relógios atômicos em satélites usam átomos de césio e rubídio , e embora sejam muito mais precisos que um oscilador de quartzo, eles ainda flutuam, e correções baseadas no solo precisam ser feitas duas vezes por dia a partir de relógios atômicos do tamanho de refrigeradores na Terra.
O Relógio Atômico do Espaço Profundo é baseado em átomos de mercúrio carregados eletricamente, menos do que pode ser encontrado em duas latas de atum, contidas em uma armadilha eletromagnética. Quando excitados, esses átomos carregados, ou íons, oscilam, produzindo "carrapatos" óticos.
(NASA / JPL-Caltech)
Embora tenhamos relógios atômicos desde a década de 1950, os relógios atômicos de íons de mercúrio só foram desenvolvidos nos últimos 20 anos , mas eles já estão mostrando promessas de precisão mais precisa.
O Deep Space Atomic Clock é, segundo a NASA, até 50 vezes mais preciso do que os osciladores de césio e rubídio atualmente em órbita. É tão estável quanto os relógios atômicos baseados em terra nos quais sua navegação é calculada.
Isto significa que, em vez do sistema de sinais bidirecional atualmente em uso, o Deep Space Atomic Clock poderia ser usado para realizar cálculos de rastreamento ali mesmo a bordo da espaçonave, após o recebimento de um sinal da Terra.
Uma unidade de demonstração do Deep Space Atomic Clock. (NASA / JPL-Caltech)
Esse rastreamento unidirecional significaria uma navegação mais rápida e flexível, com a mínima entrada da Terra - resultando em tempos de resposta mais rápidos para eventos inesperados, correções de rota mais acertadas, uma espaçonave que pode se adaptar rapidamente, por assim dizer.
Por sua vez, isso aliviaria a carga da Deep Space Network, da NASA, de radiotelescópios, permitindo que ela gerenciasse muitas naves espaciais simultaneamente enquanto exploravam o Sistema Solar, sem a necessidade de expansão.
Isso pode mudar a maneira como navegamos as estrelas.
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