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Este reloj atómico transformará la exploración del espacio profundo

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Este reloj atómico transformará la exploración del espacio profundo

Eran las 2:30 por la mañana, cuando el ingeniero astronáutico Todd Ely observó cómo un pequeño reloj atómico —del tamaño de una tostadora de cuatro rebanadas— se lanzaba al espacio en un satélite conectado a uno de los cohetes más poderosos del mundo. Recuerda claramente un destello brillante y una vibración palpitante que duró mucho después de que la luz se apagó. “Lo sientes en tu pecho”, recuerda.

También en el sitio estaba el colega de Ely, Eric Burt, un físico experto en relojes atómicos. A pesar de todas las pruebas de vibración que habían realizado de antemano para asegurarse de que su delicado dispositivo pudiera soportar el viaje al espacio, la violencia del lanzamiento dejó a Burt incrédulo. “Toda la Tierra tiembla”, recuerda. «Lo vi desde tres millas de distancia, pensando: ¿Cómo va a sobrevivir nuestro pequeño reloj?»

Pero lo hizo. Ely y Burt son dos líderes del proyecto Reloj Atómico del Espacio Profundo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, y en septiembre, más de dos años después del despliegue del reloj en la órbita terrestre baja, el satélite del reloj se apagó, marcando el final de su primera misión. . Es el reloj más preciso que jamás haya operado en el espacio y está allanando el camino para hacer realidad la navegación del cosmos en tiempo real. «Un sistema de navegación a bordo robusto será un componente fundamental para la exploración humana más allá de la Tierra», dice Ely, el investigador principal del proyecto. «Y nuestro reloj puede jugar un papel en eso».

Los relojes atómicos, como cualquier otro tipo, comienzan con un oscilador: algo que vibra. “Podría ser tan simple como el balanceo de un brazo pendular, o podría ser un cristal de cuarzo como el que tiene en su reloj o iPhone”, dice Burt. La frecuencia de esa vibración, o cuántas oscilaciones ocurren en un segundo, es la forma en que los relojes marcan el tiempo o marcan.

Pero los osciladores son volubles: la estabilidad de su frecuencia se degrada con el tiempo, un fenómeno conocido como deriva. Entonces, dice Burt, los relojes atómicos emparejan un oscilador con una colección de átomos para ayudar a mantener estable esa frecuencia. (Este reloj usa mercurio, pero otros han usado cesio, rubidio o estroncio). Los átomos están formados por electrones que rodean un núcleo, y estos electrones solo pueden existir en órbitas específicas y discretas, según la cantidad de energía que tengan. Para saltar a órbitas más altas, los electrones deben recibir energía de la frecuencia correcta. Eso significa que los científicos pueden monitorear la estabilidad de sus relojes observando la actividad de los átomos con los que está emparejado. “Una forma de imaginarlo es que la parte atómica es solo un volante en el oscilador”, dice Burt. “Si está en la frecuencia correcta, entonces hay muchos átomos saltando. Si está en la frecuencia incorrecta, no pasa nada «.

En junio, el equipo publicó un artículo en Naturaleza informan que su reloj tiene una desviación extremadamente baja, correspondiente a una desviación de menos de cuatro mil millonésimas de segundo en el transcurso de 23 días. “A este ritmo, el tiempo durante el cual este reloj perdería un segundo es de 1.000 años”, dice Burt. Esto es mucho mejor que otros relojes que operan actualmente en el espacio, que se desfasarían un segundo después de unos 90 años, aunque los relojes terrestres siguen siendo de diez a 100 veces más precisos. “Nos habría gustado simplemente demostrar su operatividad”, dice. «Francamente, si lo hubiéramos encendido y funcionado, y luego hubiéramos fallado 10 minutos después, estaríamos bailando en las calles». Pero logró mucho más que eso.

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