A NASA ativou um novo relógio atômico espacial, superpreciso, que a agência espera que um dia ajude as naves espaciais a se conduzir através do espaço profundo sem depender de relógios terrestres.
É chamado de Relógio Atômico do Espaço Profundo (DSAC) e funciona medindo os comportamentos dos íons mercúrio presos em seu pequeno quadro. Está em órbita desde junho, mas foi ativada com sucesso em 23 de agosto. Não é nada chamativo - apenas uma caixa cinza do tamanho de uma torradeira de quatro fatias e cheia de fios, Jill Seubert, uma engenheira aeroespacial e uma dos líderes do projeto na NASA, disse à Live Science. Mas esse tamanho despretensioso é o ponto: Suebert e seus colegas estão trabalhando para projetar um relógio pequeno o suficiente para carregar em qualquer espaçonave e preciso o suficiente para orientar manobras complicadas no espaço profundo, sem nenhuma informação de seus primos do tamanho de geladeira na Terra.
Você precisa de um relógio preciso para encontrar o caminho pelo espaço, pois é grande e vazio. Existem poucos pontos de referência para julgar sua posição ou velocidade, e a maioria está muito longe para oferecer informações precisas. Portanto, toda decisão de virar um navio ou disparar seus propulsores, disse Seubert, começa com três perguntas: onde estou? Quão rápido estou me movendo? E em que direção?
A melhor maneira de responder a essas perguntas é examinar objetos pelos quais as respostas já são conhecidas, como transmissores de rádio na Terra ou satélites GPS seguindo trilhas orbitais conhecidas no espaço. Envie um sinal na velocidade da luz com o tempo preciso no ponto A e meça quanto tempo leva para chegar ao ponto B. Isso indica a distância entre A e B. Envie mais dois sinais de mais dois locais e você terá informação suficiente para descobrir exatamente onde o ponto B está no espaço tridimensional. (É assim que o software GPS do seu telefone funciona: verificando constantemente as pequenas diferenças nas assinaturas de tempo transmitidas por diferentes satélites em órbita.)
Para navegar no espaço, a NASA atualmente conta com um sistema semelhante, mas menos preciso, disse Seubert. A maioria dos relógios atômicos e equipamentos de transmissão estão na Terra e formam coletivamente o que é conhecido como Rede do Espaço Profundo. Portanto, a NASA geralmente não consegue calcular a posição e a velocidade de uma espaçonave a partir de três fontes de uma só vez. Em vez disso, a agência usa uma série de medidas à medida que a Terra e a espaçonave se movem pelo espaço ao longo do tempo para determinar a direção e posição da espaçonave.
Para que uma espaçonave saiba onde está, ela precisa receber um sinal da Deep Space Network, calcule o tempo que levou para o sinal chegar e use a velocidade da luz para determinar a distância. "Para fazer isso com muita precisão, você deve precisamos poder medir esses tempos - os tempos de sinal enviado e recebido - da maneira mais precisa possível.No terreno, quando estamos enviando esses sinais da nossa Deep Space Network, temos relógios atômicos muito precisos e preciso ", disse Seubert. "Até agora, os relógios que possuímos são pequenos o suficiente e de baixa potência para voar em uma espaçonave. Eles são chamados de osciladores ultrastáveis, o que é um equívoco completo. Eles não são ultrastáveis. Eles registram esse sinal." recebeu tempo, mas é de precisão muito baixa ".
Como os dados de localização a bordo da espaçonave não são confiáveis, descobrir como navegar - quando ativar um propulsor ou mudar de rumo, por exemplo - é muito mais complicado e precisa ser feito na Terra. Em outras palavras, as pessoas na Terra estão dirigindo a espaçonave a centenas de milhares ou milhões de quilômetros de distância.
"Mas se você pudesse gravar com precisão o tempo recebido pelo sinal a bordo com um relógio atômico, agora terá a oportunidade de coletar todos esses dados de rastreamento a bordo e projetar seu computador e seu rádio para que a espaçonave possa se dirigir", ela disse.
A NASA e outras agências espaciais já colocaram relógios atômicos no espaço antes. Toda a nossa frota de satélites GPS carrega relógios atômicos. Mas, na maioria das vezes, são muito imprecisos e difíceis de trabalhar para o longo prazo, disse Seubert. O ambiente no espaço é muito mais difícil do que um laboratório de pesquisa na Terra. As temperaturas mudam à medida que os relógios entram e saem da luz solar. Os níveis de radiação aumentam e diminuem.
"É um problema bem conhecido dos voos espaciais, e normalmente enviamos peças endurecidas por radiação que demonstramos que podem operar em diferentes ambientes de radiação com desempenhos semelhantes", disse ela.
Mas a radiação ainda muda a maneira como os eletrônicos funcionam. E essas mudanças afetam os relógios atômicos de equipamentos sensíveis usados para medir o tempo que passa, ameaçando introduzir imprecisões. Seubert apontou várias vezes ao dia, a Força Aérea carrega correções nos relógios dos satélites GPS para evitar que eles fiquem fora de sincronia com os relógios no solo.
O objetivo do DSAC, disse ela, é estabelecer um sistema que não seja apenas portátil e simples o suficiente para ser instalado em qualquer espaçonave, mas também resistente o suficiente para operar no espaço a longo prazo, sem exigir ajustes constantes das equipes da Terra.
Além de permitir uma navegação mais precisa no espaço profundo usando sinais terrestres, esse relógio pode um dia permitir que astronautas em postos distantes se movimentem da mesma maneira que fazemos com nossos dispositivos de mapeamento na Terra, disse Seubert. Uma pequena frota de satélites equipados com dispositivos DSAC poderia orbitar a lua ou Marte, funcionando no lugar dos sistemas GPS terrestres, e essa rede não exigiria correções várias vezes ao dia.
No futuro, ela disse, DSACs ou dispositivos similares podem desempenhar um papel nos sistemas de navegação por pulsar, que acompanhariam o tempo de coisas como o pulsar da luz de outros sistemas estelares para permitir que as naves espaciais navegassem sem nenhuma entrada da Terra.
Para o próximo ano, porém, o objetivo é fazer com que o primeiro DSAC funcione adequadamente, enquanto orbita perto da Terra.
"O que precisamos fazer é aprender essencialmente como ajustar o relógio para funcionar adequadamente nesse ambiente", disse Seubert.
As lições que a equipe da DSAC aprende ao ajustar o dispositivo este ano devem prepará-los para usar dispositivos semelhantes em missões de longo alcance ao longo do caminho, acrescentou ela.
