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Espaço

Relógio atômico para viagens espaciais supera similares terrestres

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/07/2021

Relógio atômico para viagens espaciais supera seus similares terrestres
O DSAC foi enviado ao espaço a bordo de um satélite padrão, e seu comportamento foi monitorado desde então.
[Imagem: General Atomics Electromagnetic Systems]

Relógio atômico espacial

Um relógio atômico construído pela NASA para operar no espaço completou com sucesso sua etapa de testes de um ano em órbita da Terra.

Um dos objetivos principais da missão de demonstração era avaliar a estabilidade do funcionamento do relógio atômico, garantindo a capacidade de medir o tempo de forma consistente por longos períodos.

Com o sucesso dos testes, a tecnologia está pronta para ser usada para melhorar a navegação no espaço profundo.

Para navegar pelo Sistema Solar hoje, as naves e sondas espaciais enviam e recebem sinais de antenas na Terra. Relógios atômicos ultraprecisos medem o tempo de ida e volta desses sinais - o que pode levar horas - para calcular a localização exata da nave, o que é essencial nas manobras para entrar em órbita ou para usar planetas como estilingues gravitacionais.

Acontece que os relógios atômicos atuais têm o tamanho de uma geladeira, o que exige que eles fiquem aqui na Terra. Isso acrescenta um retardo substancial e uma margem de erro que cresce com a distância da Terra à nave, uma vez que a informação da posição terá que viajar até lá.

O novo relógio atômico DSAC (sigla em inglês para Relógio Atômico do Espaço Profundo) é miniaturizado, o que significa que ele poderá ser embarcado nas naves, aumentando muito a precisão dos cálculos, com as posições sendo determinadas em tempo real em relação à necessidade de manobras, voo em formação e execução de experimentos científicos .

Relógio atômico para viagens espaciais supera seus similares terrestres
O Relógio Atômico do Espaço Profundo é a caixa prateada no fundo do satélite.
[Imagem: General Atomics]

Tique-taque de um átomo

Conforme o relato dos pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato, o relógio atômico é aproximadamente 10 vezes mais estável do que os relógios atômicos usados nos satélites GPS.

Essa estabilidade foi alcançada com o uso de uma nuvem de átomos de mercúrio eletricamente carregados - íons -, em lugar dos átomos neutros tipicamente utilizados. Seu funcionamento se baseia em feixes de micro-ondas, em substituição aos lasers e seus aparatos de refrigeração, que são grandes e consomem muita energia - o DSAC consome menos de 50 W.

Ao comparar o DSAC com um relógio mestre na superfície, a equipe verificou que o relógio espacial oscila cerca de 26 picossegundos (3 x 10-26 segundo) ao longo de um dia, mais ou menos o mesmo resultado obtido com os relógios atômicos terrestres usados atualmente para navegação espacial.

A vantagem é que o DSAC é um relógio atômico miniaturizado, que pode ser levado a bordo de qualquer sonda planetária.

Bibliografia:

Artigo: Demonstration of a trapped-ion atomic clock in space
Autores: E. A. Burt, J. D. Prestage, R. L. Tjoelker, D. G. Enzer, D. Kuang, D. W. Murphy, D. E. Robison, J. M. Seubert, R. T. Wang, T. A. Ely
Revista: Nature
Vol.: 595, pages 43-47
DOI: 10.1038/s41586-021-03571-7
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