Awal pagi semalam, NASA melancarkan roket SpaceX Falcon Heavy ke orbit dengan monsun pesawat misteri sains. Salah satu muatan yang paling menarik adalah jam, yang akan mencantas selama kira-kira setahun kerana ia melingkari planet ini. Tetapi ini bukan jam biasa: Jam Atom Atom Dalam adalah teknologi yang boleh membuat navigasi ruang dalam jauh lebih mudah pada masa depan.
Kasandra Brabaw di Space.com melaporkan bahawa kebanyakan kuar yang dihantar ke alam semesta dikesan dari bumi melalui gelombang radio, yang bergerak pada kelajuan cahaya. Suatu isyarat dihantar dari Bumi dan segera melantun semula ke kawalan misi, yang membolehkan pengendali siasat mengira kedudukannya tepat berdasarkan berapa lama ia mengambil isyarat untuk mencapainya. Proses itu bergantung pada Rangkaian Ruang Dalam NASA, pelbagai antena radio yang hanya boleh mengendalikan banyak trafik ruang pada setiap saat.
Sekiranya probe mempunyai masa yang stabil dan cukup untuk membolehkan mereka mencatat kursus mereka sendiri, namun mereka boleh melakukan beberapa navigasi itu secara autonomi, laporan Jonathan Amos di BBC.
"Navigasi onboard yang berautonomi bermaksud kapal angkasa boleh melakukan navigasi sendiri dalam masa nyata tanpa menunggu arahan dihantar dari pelayar ke sini di Bumi, " kata timbalan penyelidik utama Jill Seubert baru-baru ini kepada pemberita pada sidang akhbar. Kapal angkasa "memandu sendiri" juga merupakan bahagian utama meletakkan manusia di Marikh. "Dan dengan keupayaan ini, kapal angkasa manusia yang berprofil dapat disampaikan dengan selamat ke tempat pendaratan dengan kurang pasti di jalan mereka."
Tetapi walaupun Rolex terbaik tidak akan memotongnya di ruang angkasa. Kristal kuarza berayun pada kekerapan biasa semasa arus elektrik melewati mereka, itulah sebabnya mereka digunakan untuk dalam jam untuk menjejaki masa. Mereka cukup tepat ketika datang untuk bangun untuk bekerja atau menangkap kereta api, tetapi mereka tidak cukup akurat sendiri untuk menavigasi di dalam ruang. Mereka boleh kehilangan milisaat penuh selama enam minggu, yang akan menjadi bencana untuk siasatan angkasa.
Untuk mendapatkan ketepatan bilion detik yang diperlukan untuk terbang melalui kosmos memerlukan jam atom, alat yang melatih kristal kuarza ke ayunan-atom tertentu. Elektron di sekeliling atom ini menduduki tahap tenaga yang berbeza, atau orbit, dan ia memerlukan tekanan elektrik yang tepat untuk menyebabkan mereka melompat ke tahap tenaga seterusnya. "Fakta bahawa perbezaan tenaga di antara orbit ini adalah nilai yang tepat dan stabil sebenarnya adalah ramuan utama untuk jam atom, " kata Eric Burt, ahli fizik jam atom di Makmal Propulsion Jet NASA, dalam kenyataan akhbar. "Ini sebab jam atom boleh mencapai tahap prestasi melebihi jam mekanikal."
Dalam jam atom, kekerapan kuarza kuarza ditala dengan baik untuk menyesuaikan tenaga yang diperlukan untuk memancarkan elektron ke tahap tenaga yang baru. Apabila kuarza bergetar pada kekerapan yang betul, elektron akan melompat ke tahap tenaga seterusnya. Jika mereka tidak, jam tahu kekerapan itu dan boleh membetulkannya sendiri, satu proses yang berlaku setiap beberapa saat.
Pada masa ini, kebanyakan jam atom terestrial adalah saiz peti sejuk. Masukkan Clock Atomic Space Clock, yang jurutera NASA telah tinkering selama hampir 20 tahun. Alat ini, mengenai saiz pembakar roti, menggunakan ion merkuri yang dikenakan untuk memastikan pengayun kuarza benar, dan hanya kehilangan satu nanosekond selama empat hari. Ia akan mengambil masa kira-kira 10 juta tahun untuk jam satu saat, menjadikannya kira-kira 50 kali lebih stabil daripada jam tepat yang digunakan dalam navigasi satelit GPS.
Jam kini berada di orbit bumi rendah dan akan berkuasa dalam empat hingga tujuh minggu. Selepas tiga hingga empat minggu beroperasi, para penyelidik akan menganalisis prestasi awalnya dan akan memberikan keputusan akhir mengenai sejauh mana ia berfungsi di angkasa lepas selepas ia mengosongkan sekitar planet ini selama setahun.
Jika jam itu cukup stabil, menurut pernyataan NASA, ia boleh mula muncul dalam kapal angkasa oleh tahun 2030-an. Sama ada versi ini dapat bertahan atau tidak, jam atom atau teknologi yang sama akan menjadi kritikal dalam misi ruang masa depan ke dunia lain.
"Jam Atom Berkuasa Dalam akan mempunyai keupayaan untuk membantu navigasi, bukan hanya di dalam negara tetapi juga di planet lain, " kata Burt. "Satu cara untuk memikirkannya seolah-olah kita mempunyai GPS di planet lain."
Eksperimen lain yang masuk ke orbit dengan jam termasuk Misi Infusi Propelan Hijau, yang menguji sistem yang menggunakan bahan api berprestasi tinggi, bahan api bukan toksik, dan Eksperimen Tandem Beacon Enhanced, yang akan meneroka gelembung dalam lapisan yang dikenakan elektrik Suasana bumi yang kadang-kadang dapat mengganggu isyarat GPS.
