Viajar pelo sistema solar pode um dia ser tão fácil quanto pegar um ônibus para o trabalho. Os cientistas imaginam naves espaciais autônomas transportando astronautas através do espaço profundo e sistemas semelhantes a GPS, guiando os visitantes através dos terrenos de outros planetas e luas. Mas para esses esquemas de navegação futuristas, satélites e satélites precisariam estar equipados com relógios que mantenham o tempo com extrema precisão – mais preciso do que qualquer relógio já enviado ao espaço.
Um protótipo desse relógio está programado para ser lançado em 24 de junho para um vôo de teste.
O Deep Space Atomic Clock da NASA, ou DSAC, resumidamente, conta os segundos com tiques que são cerca de 50 vezes mais uniformes do que os dos relógios atômicos a bordo dos satélites GPS. Isso é parecido com os relógios atômicos baseados em terra usados ??para a Deep Space Network da agência – o quadro de instalações terrestres que usam antenas de rádio para se comunicar com missões em todo o sistema solar. Mas ao contrário daqueles relógios do tamanho de um refrigerador, o DSAC do tamanho de uma torradeira é pequeno o suficiente para ser transportado a bordo de uma espaçonave.
Equipado com futuras naves espaciais ou satélites, este mini-relógio atômico poderia “mudar completamente a maneira como navegamos naves espaciais através do espaço profundo”, disse Jill Seubert, vice-investigador principal do projeto, em 10 de junho em entrevista coletiva.
Após o lançamento do protótipo do Centro Espacial Kennedy da NASA em Cabo Canaveral, na Flórida, os pesquisadores monitorarão seu desempenho em órbita baixa da Terra por um ano. Aqui está uma prévia do que o relógio pode significar para futuras viagens espaciais.
Como o relógio mudaria a navegação espacial?
“Cada espaçonave explorando o espaço profundo hoje depende da navegação que é realizada aqui na Terra”, disse Seubert, que está baseado no Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa em Pasadena, Califórnia. Antenas baseadas na Terra enviam sinais para espaçonaves, que a espaçonave retribui. Ao medir o tempo de ida e volta de um sinal em um bilionésimo de segundo, os relógios atômicos baseados em terra na Deep Space Network ajudam a identificar a localização da espaçonave.
Com o novo Deep Space Atomic Clock, “podemos fazer a transição para o que chamamos de rastreamento unidirecional”, disse Seubert. Uma espaçonave usaria um relógio como esse para medir o tempo que leva para um sinal de rastreamento chegar da Terra, sem ter que enviar o sinal de volta para a medição com relógios atômicos baseados em terra. Isso permitiria que uma espaçonave julgasse sua própria trajetória.
Ter uma espaçonave capaz de rastrear sua localização permitiria que os astronautas se orientassem pelo sistema solar sem precisar de instruções da Terra. “Em um lugar como o de Marte, o tempo de ida e volta [o sinal de rastreamento] pode variar de oito a 40 minutos”, diz o principal investigador do projeto, Todd Ely, também baseado no Jet Propulsion Lab da NASA. “Em Júpiter, pode ser… uma hora e meia. Saturno, duas horas e meia.
Com uma embarcação capaz de se localizar, os exploradores podiam executar manobras mais ágeis e reagir mais rapidamente a situações inesperadas. “No longo prazo, estou realmente empolgado com… usar o relógio com outros instrumentos de navegação a bordo para criar algo como uma espaçonave autônoma”, diz Ely.
Como o relógio permitiria a navegação em outros mundos?
“Imagine um astronauta caminhando em Marte, e talvez Olympus Mons esteja subindo em segundo plano, e ela está verificando sua Google Maps Mars Edition para ver onde ela está”, disse Seubert na coletiva de imprensa. “O conceito seria realmente o mesmo que temos para o GPS aqui” na Terra, com uma constelação de satélites fornecendo cobertura global para a superfície.
Em outros mundos, os satélites usariam os Relógios Atômicos do Espaço Profundo para transmitir sinais com registros de tempo precisos, que poderiam ser usados ??por qualquer receptor de GPS para triangular sua posição.
O que torna o novo relógio espacial mais confiável que outros?
O novo relógio atômico mantém o tempo usando átomos de mercúrio carregados, ou íons, enquanto os relógios atualmente a bordo dos satélites GPS da Terra usam átomos de rubídio neutros. Como os átomos de mercúrio no novo relógio têm carga elétrica, eles podem ficar presos em campos elétricos que os impedem de interagir com as paredes de seus contêineres – interações que nos relógios atômicos do GPS fazem os átomos de rubídio perderem o ritmo, explica Ely.
Os relógios de satélite GPS da Terra exigem correções duas vezes por dia de um centro de comando na Terra. Mas o novo relógio atômico é muito mais confiável em marcar uniformemente, então correções não seriam necessárias com tanta frequência. “Se você tivesse o Relógio Atômico do Espaço Profundo”, diz Ely, “duas vezes por dia poderia se transformar em semanas, se não meses.”
O que os cientistas testarão durante o primeiro vôo do protótipo?
Os cientistas precisam garantir que a estabilidade do relógio se mantenha no espaço. “Nosso objetivo é um ganho ou perda de tempo de cerca de dois nanossegundos ou menos por dia”, diz Ely. “Acreditamos que chegaremos perto de três décimos de um nanossegundo por dia”.
Este ensaio espacial de ensaio também testará como o relógio se arrasta por um ano inteiro no espaço. “Isso nos dirá muito sobre como podemos operar esses relógios por períodos muito mais longos quando eles viajam para lugares que podem levar meses ou anos, ou até mesmo uma década para chegar”, disse Seubert. Os pesquisadores esperam compartilhar resultados preliminares sobre o quão bem o relógio está mantendo o tempo no espaço ainda este ano.
Publicado em 23/06/2019
Artigo original: https://www.sciencenews.org/article/nasa-portable-atomic-clock-could-revolutionize-space-travel
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