No início da manhã de ontem, a NASA lançou um foguete SpaceX Falcon Heavy em órbita com uma miscelânea de missões científicas a bordo. Uma das cargas mais intrigantes foi um relógio, que irá funcionar por cerca de um ano enquanto circula o planeta. Mas este não é um relógio comum: o Deep Space Atomic Clock é uma tecnologia que pode tornar a navegação no espaço profundo muito mais fácil no futuro.
Kasandra Brabaw, da Space.com, relata que a maioria das sondas enviadas para o cosmos são rastreadas a partir da Terra através de ondas de rádio, que viajam na velocidade da luz. Um sinal é enviado da Terra e imediatamente retornado ao controle da missão, permitindo que os manipuladores da sonda calculem sua posição exata com base em quanto tempo demorou o sinal para alcançá-los. Esse processo depende da Deep Space Network da NASA, uma variedade de antenas de rádio que só podem lidar com muito tráfego espacial a qualquer momento.
Se as sondas tivessem relógios estáveis e precisos o suficiente para permitir que traçassem seu próprio rumo, no entanto, poderiam fazer parte dessa navegação de forma autônoma, relata Jonathan Amos, da BBC.
"Navegação autônoma a bordo significa que uma espaçonave pode realizar sua própria navegação em tempo real sem esperar que as rotas sejam enviadas por navegadores até aqui na Terra", disse recentemente Jill Seubert, vice-investigador principal, a jornalistas em uma entrevista coletiva. Espaçonaves “autônomas” também são uma parte fundamental de colocar humanos em Marte. “E com essa capacidade, uma espaçonave tripulada por humanos pode ser entregue com segurança a um local de pouso com menos incerteza em seu caminho.”
Mas mesmo o mais simpático Rolex não vai cortar no espaço. Os cristais de quartzo oscilam em uma freqüência regular quando a corrente elétrica passa através deles, razão pela qual eles estão acostumados com os relógios a controlar o tempo. Eles são precisos o suficiente quando se trata de se levantar para o trabalho ou pegar um trem, mas eles não são precisos o suficiente por conta própria para navegar no espaço profundo. Eles podem perder um milissegundo completo ao longo de seis semanas, o que seria desastroso para uma sonda espacial.
Para obter a precisão de um bilionésimo de segundo necessária para voar pelo cosmo, é necessário um relógio atômico, um dispositivo que treina seu cristal de quartzo para as oscilações de certos átomos. Os elétrons ao redor desses átomos ocupam níveis de energia distintos, ou órbita, e leva um choque preciso de eletricidade para levá-los a pular para o próximo nível de energia. "O fato de que a diferença de energia entre essas órbitas é um valor tão preciso e estável é realmente o ingrediente-chave para os relógios atômicos", diz Eric Burt, físico de relógio atômico do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em um comunicado à imprensa. "É a razão pela qual os relógios atômicos podem atingir um nível de desempenho além dos relógios mecânicos".
Em um relógio atômico, a frequência do oscilador de quartzo é ajustada para combinar com a energia necessária para levar os elétrons a um novo nível de energia. Quando o quartzo está vibrando na freqüência certa, os elétrons pularão para o próximo nível de energia. Caso contrário, o relógio sabe que a frequência está desligada e pode se corrigir, um processo que ocorre a cada poucos segundos.
Atualmente, a maioria dos relógios atômicos terrestres é do tamanho de uma geladeira. Entre no Deep Space Atomic Clock, com o qual engenheiros da NASA vêm trabalhando há quase 20 anos. O dispositivo, do tamanho de uma torradeira, usa íons de mercúrio carregados para manter seu oscilador de quartzo verdadeiro e perde apenas um nanossegundo em quatro dias. Levaria cerca de 10 milhões de anos para o relógio ficar desligado em um segundo, tornando-o cerca de 50 vezes mais estável do que os relógios precisos usados na navegação por satélite por GPS.
O relógio está atualmente em órbita baixa da Terra e ligará em quatro a sete semanas. Depois de três a quatro semanas de operação, os pesquisadores analisarão seu desempenho preliminar e darão um veredicto final sobre o quão bem ele funciona no espaço depois de percorrer o planeta por cerca de um ano.
Se o relógio estiver estável o suficiente, de acordo com um comunicado da NASA, ele pode começar a aparecer em espaçonaves na década de 2030. Quer esta versão sobreviva ou não, os relógios atômicos ou uma tecnologia similar serão críticos em futuras missões espaciais para outros mundos.
"O Deep Space Atomic Clock terá a capacidade de auxiliar na navegação, não apenas localmente, mas também em outros planetas", diz Burt. "Uma maneira de pensar nisso é como se tivéssemos GPS em outros planetas".
Outros experimentos que entraram em órbita com o relógio incluem a Missão de Infusão de Propulsor Verde, que está testando um sistema que usa combustível espacial não tóxico de alto desempenho e o Experimento de Farol em Tandem Aprimorado, que explorará bolhas nas camadas eletricamente carregadas. da atmosfera da Terra, que às vezes pode interferir com os sinais GPS.
