2251: NASA lança relógio atómico tão preciso que só atrasa 1 segundo a cada 10 milhões de anos

CIÊNCIA

NASA

A Space X, empresa do multimilionário Elon Musk, lançou esta terça-feira para o Espaço o seu maior foguete, o Falcon Heavy.

O foguete, que foi lançado a partir da Florida, nos Estados Unidos, levou a bordo 24 satélites pertencentes ao Pentágono, à agência espacial norte-americana (NASA), bem como a outros clientes públicos e privados.

Entre os satélites que seguiram viagem rumo ao Espaço, destaca-se um da NASA que carrega um relógio atómico, um instrumento extremamente preciso que pode mudar a forma como as naves espaciais viajam e até mesmo a forma como os astronautas serão enviados até Marte (ou para lá do Planeta Vermelho).

Construído pelo Laboratório de Propulsão a Jacto da NASA, no estado norte-americano da Califórnia, o Deep Space Atomic Clock tem apenas o tamanho de uma torradeira, mas é tão preciso que leva 10 milhões de anos para se atrasar um segundo.

O relógio é feito de cristais de quartzo e átomos de mercúrio, uma combinação que lhe permite uma margem de erro temporal de apenas um nano-segundo a cada quatro dias, um micro-segundo ao fim de 10 anos e um segundo ao fim de 10 milhões de anos.

Instalado no satélite Orbital Test Bed, este relógio atómico permanecerá em órbita baixa da Terra durante um ano, visando estar preparado para futuras missões noutros mundos. Se tudo correr bem, o instrumento será utilizado em missões tripuladas pelo Espaço.

Na prática, o instrumento recém-lançado representa uma importante actualizações dos relógios atómicos dos satélites convencionais que, por exemplo, permitem o funcionamento dos GPS e dos smartphones.

Para determinar a distância de uma nave à Terra, os cientistas enviam um sinal para a própria nave, que retorna depois para a Terra. O tempo necessário para o sinal fazer esta viagem de ida e volta revela a distância do navio, porque o sinal viaja a uma velocidade conhecida, a velocidade da luz, tal como explica o jornal espanhol ABC.

Ao enviar vários sinais e realizar muitas medições ao longo do tempo, os navegadores podem calcular a trajectória do navio: onde é que está e para onde é que está a ir. Contudo, quanto mais uma nave viaja, maior é o tempo para se dar a comunicação, o que implica alguns problemas para a exploração do Sistema Solar.

E é exactamente aqui que o novo relógio pode ser importante: o instrumento muda drasticamente o processo habitual, permitindo que os astronautas saibam onde estão de forma mais autónoma, isto é, sem terem a necessidade de enviarem sinais para a Terra. Ou seja, o relógio permitirá receber um sinal da Terra e determinar sua localização imediatamente usando um sistema de navegação integrado.

ZAP //

Por ZAP
29 Junho, 2019

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1361: Desenvolvido relógio atómico tão preciso que poderá detetar matéria escura

CIÊNCIA

National Institute of Standards and Technology
Andrew Ludlow, físico e principal investigador do estudo

Investigadores norte-americanos desenvolveram relógios atómicos tão precisos que poderiam detectar ondas gravitacionais – e até mesmo matéria escura.

Um relógio atómico é um relógio muito preciso, baseado na frequência da oscilação entre dois estados de energia de certos átomos ou moléculas.

O National Institute of Standards and Technology (NIST) criou dois relógios com estas características, e cada um captura mil átomos de itérbio em redes ópticas, que são grades feitas com lasers. Cada átomo tem uma frequência vibracional constante, uma característica que permite aos investigadores medir a forma como os átomos fazem a transição entre dois níveis de energia, criando o sinal do relógio.

Os dois relógios atómicos experimentais no NIST conseguiram três novos recordes de desempenho, mostrando que têm precisão suficiente não só para melhorar a cronometragem ou a navegação, mas também para a detecção de fenómenos que afectam a gravidade.

Ao adquirir os dois relógios independentes, os físicos do NIST alcançaram um desempenho recorde em três medidas importantes que definem a sua enorme precisão: incerteza sistemática, estabilidade e reprodutibilidade.

“A incerteza sistemática, a estabilidade e a reprodutibilidade podem ser vistas como a verdadeira escala do desempenho dos relógios”, diz Andrew Ludlow, líder do estudo, que foi publicado na revista Nature a 28 de Novembro.

Ludlow explicou que a capacidade de reproduzir a precisão do relógio em duas experiências independentes é de particular importância, pois mostra, pela primeira vez, que o desempenho do relógio é “limitado pelos efeitos gravitacionais da Terra”.

Como a teoria geral da relatividade de Einstein sugere, a gravidade desempenha um papel fundamental no tempo. No caso do relógio de rede de itérbio, a frequência vibracional também muda sob diferentes gravidades.

O relógio atómico torna-se tão sensível que afastá-lo da superfície da Terra produziria uma diferença perceptível no seu “tique taque”. Na prática, o relógio pode medir não apenas o tempo, mas também o espaço-tempo.

Com tanta precisão, o relógio poderia teoricamente ser usado para detectar fenómenos cósmicos, como ondas gravitacionais ou matéria escura. Embora não se saiba exactamente o que é a matéria escura, desde que tenha efeitos sobre constantes físicas, talvez seja possível vê-la.

O avanço também permitirá fazer medições sem precedentes da Terra, como da sua orientação e forma no espaço.

O próximo passo para o NIST é construir um relógio atómico portátil que poderia ser transportado para outros laboratórios do mundo.

ZAP // Hype Science

Por ZAP
1 Dezembro, 2018

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