Νωρίτερα χθες το πρωί, η NASA εγκαινίασε ένα πυραύλο SpaceX Falcon Heavy σε τροχιά με ένα πλήθος επιστημονικών αποστολών επί του σκάφους. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ωφέλιμα φορτία ήταν ένα ρολόι, το οποίο θα χτυπάει για περίπου ένα χρόνο καθώς κυκλώνει τον πλανήτη. Αλλά αυτό δεν είναι συνηθισμένο ρολόι: το Deep Space Atomic Clock είναι μια τεχνολογία που θα μπορούσε να κάνει την πλοήγηση στο βαθύ διάστημα πολύ πιο εύκολη στο μέλλον.
Ο Kasandra Brabaw στο Space.com αναφέρει ότι οι περισσότεροι ανιχνευτές που αποστέλλονται στον Κόσμο εντοπίζονται από τη Γη μέσω ραδιοκυμάτων που ταξιδεύουν με ταχύτητα φωτός. Ένα σήμα αποστέλλεται από τη Γη και αμέσως αναπήδησε πίσω στον έλεγχο αποστολής, επιτρέποντας στους χειριστές του καθετήρα να υπολογίσει την ακριβή του θέση με βάση πόσο καιρό πήρε το σήμα για να τους φτάσει. Αυτή η διαδικασία βασίζεται στο Deep Space Network της NASA, μια σειρά από κεραίες ραδιοφώνου που μπορούν να χειριστούν τόσο πολύ την διαστημική κίνηση σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή.
Αν οι ανιχνευτές είχαν σταθερά και αρκετά ακριβή ρολόγια ώστε να μπορέσουν να καταγράψουν την πορεία τους, ωστόσο, θα μπορούσαν να κάνουν αυτόνομη πλοήγηση αυτόνομα, αναφέρει ο Jonathan Amos στο BBC.
"Η αυτόνομη πλοήγηση στο πλοίο σημαίνει ότι ένα διαστημικό σκάφος μπορεί να εκτελεί τη δική του πλοήγηση σε πραγματικό χρόνο χωρίς να περιμένει οδηγίες να αποστέλλονται από πλοηγούς πίσω στη Γη", δήλωσε πρόσφατα ο αναπληρωτής κύριος ερευνητής Jill Seubert σε δημοσιογράφους σε συνέντευξη Τύπου. Τα "αυτο-οδήγηση" διαστημικά σκάφη είναι επίσης ένα βασικό μέρος της τοποθέτησης ανθρώπων στον Άρη. "Και με αυτή την ικανότητα, ένα ανθρώπινο σκάφος διαστημικό σκάφος μπορεί να παραδοθεί με ασφάλεια σε μια θέση προσγείωσης με λιγότερη αβεβαιότητα στο δρόμο τους".
Αλλά ακόμα και το ωραιότερο Rolex δεν θα το κόψει στο διάστημα. Οι κρύσταλλοι Quartz ταλαντεύονται σε τακτική συχνότητα όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω αυτών, γι 'αυτό συνηθίζουν να χρησιμοποιούν ρολόγια για να παρακολουθούν το χρόνο. Είναι αρκετά ακριβείς όταν πρόκειται να σηκωθούν για εργασία ή να τραβήξουν ένα τρένο, αλλά δεν είναι αρκετά ακριβείς από μόνοι τους για πλοήγηση στο βαθύ χώρο. Μπορούν να χάσουν ένα πλήρες χιλιοστά του δευτερολέπτου κατά τη διάρκεια των έξι εβδομάδων, πράγμα που θα ήταν καταστροφικό για έναν διαστημικό καθετήρα.
Για να πάρει την ακρίβεια του δισεκατομμυθού του δευτερολέπτου που χρειάζεται για να πετάξει μέσα από τον Κόσμο απαιτεί ένα ατομικό ρολόι, ένα gadget που εκπαιδεύει τον κρυστάλλό του χαλαζία στις ταλαντώσεις ορισμένων ατόμων. Τα ηλεκτρόνια γύρω από αυτά τα άτομα καταλαμβάνουν ξεχωριστά επίπεδα ενέργειας, ή τροχιές, και χρειάζεται μια ακριβή αναταραχή ηλεκτρικής ενέργειας για να τους αναγκάσει να πηδήξουν στο επόμενο ενεργειακό επίπεδο. "Το γεγονός ότι η ενεργειακή διαφορά μεταξύ αυτών των τροχιών είναι τόσο ακριβής και σταθερή είναι πραγματικά το βασικό συστατικό για τα ατομικά ρολόγια", λέει ο Eric Burt, φυσικός ατομικού ρολογιού στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA. "Είναι ο λόγος για τον οποίο τα ατομικά ρολόγια μπορούν να φτάσουν σε επίπεδο επιδόσεων πέρα από τα μηχανικά ρολόγια."
Σε ένα ατομικό ρολόι, η συχνότητα του ταλαντωτή χαλαζία είναι καλά συντονισμένη για να ταιριάζει με την ενέργεια που απαιτείται για να pop ηλεκτρόνια σε ένα νέο επίπεδο ενέργειας. Όταν το χαλαζία δονείται με τη σωστή συχνότητα, τα ηλεκτρόνια θα μεταπηδήσουν στην επόμενη ενεργειακή στάθμη. Εάν δεν το κάνουν, το ρολόι γνωρίζει ότι η συχνότητα είναι απενεργοποιημένη και μπορεί να διορθωθεί, μια διαδικασία που συμβαίνει κάθε λίγα δευτερόλεπτα.
Επί του παρόντος, τα περισσότερα επίγεια ατομικά ρολόγια έχουν μέγεθος ψυγείου. Εισάγετε το Ατομικό Ωροσκόπιο Deep Space, το οποίο οι μηχανικοί της NASA έχουν περάσει εδώ και σχεδόν 20 χρόνια. Το gadget, σχετικά με το μέγεθος μιας τοστιέρα, χρησιμοποιεί φορτισμένα ιόντα υδραργύρου για να διατηρήσει τον ταλαντωτή χαλαζία αληθινό και χάνει μόνο περίπου ένα nanosecond σε διάστημα τεσσάρων ημερών. Θα χρειαστούν περίπου 10 εκατομμύρια χρόνια για να διακοπεί το ρολόι κατά ένα δευτερόλεπτο, καθιστώντας το περίπου 50 φορές πιο σταθερό από τα ακριβή ρολόγια που χρησιμοποιούνται στη δορυφορική πλοήγηση GPS.
Το ρολόι βρίσκεται σήμερα σε χαμηλή τροχιά της Γης και θα ενεργοποιηθεί σε τέσσερις έως επτά εβδομάδες. Μετά από τρεις έως τέσσερις εβδομάδες λειτουργίας, οι ερευνητές θα αναλύσουν την προκαταρκτική τους απόδοση και θα δώσουν μια τελική ετυμηγορία σχετικά με το πόσο καλά λειτουργεί στο διάστημα μετά την μεγέθυνση γύρω από τον πλανήτη για περίπου ένα χρόνο.
Εάν το ρολόι είναι αρκετά σταθερό, σύμφωνα με μια δήλωση της NASA, θα μπορούσε να αρχίσει να εμφανίζεται στα διαστημικά σκάφη από τη δεκαετία του 2030. Εάν η έκδοση αυτή επιβιώνει ή όχι, τα ατομικά ρολόγια ή μια παρόμοια τεχνολογία θα είναι καθοριστικής σημασίας για τις μελλοντικές διαστημικές αποστολές σε άλλους κόσμους.
"Το Ατομικό Ωροσκόπιο Deep Space θα έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει στην πλοήγηση, όχι μόνο σε τοπικό επίπεδο αλλά και σε άλλους πλανήτες", λέει ο Burt. "Ένας τρόπος να σκεφτούμε είναι σαν να είχαμε GPS σε άλλους πλανήτες".
Άλλα πειράματα που πήγαν σε τροχιά με το ρολόι περιλαμβάνουν την αποστολή Green Propellant Infusion Mission, η οποία δοκιμάζει ένα σύστημα που χρησιμοποιεί υψηλής απόδοσης, μη τοξικό διαστημικό καύσιμο και το Enhanced Tandem Beacon Experiment, το οποίο θα διερευνήσει τις φυσαλίδες στα ηλεκτρικά φορτισμένα στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης που μπορεί μερικές φορές να παρεμβαίνει στα σήματα GPS.
