ساعت اتمی جدیدی که اکتشافات فضایی را متحول می‌کند
ناسا موفق به ساخت و آزمایش ساعت اتمی جدید و کوچکی شده است که به اندازه ساعت‌های اتمی روی زمین دقیق است و می‌تواند به تعیین مکان کاوشگرها و فضاپیماها در اعماق فضا در مدت زمان کمتر و به صورت دقیق‌تر کمک کند.
ناسا در ژوئن ۲۰۱۹ ابزاری به اندازه یک توستر را با موشک "فالکون ایکس هوی"(Falcon X Heavy) متعلق به شرکت "اسپیس‌ایکس"(SpaceX) به فضا فرستاد. اکنون دو سال گذشته و نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده با استفاده از این ابزار منتشر شده است که می‌تواند به طور بالقوه روش سفر انسان در فضای عمیق را در آینده تغییر دهد.
کاوشگرهای فضایی که از زمین به فضا پرتاب شده‌اند در حال حاضر نمی‌توانند مکان‌های خود را در فضا تشخیص دهند. آنها برای اینکه بدانند کجا هستند، ابتدا باید سیگنال‌هایی را از زمین دریافت کنند و سپس باز پس بفرستند. وقتی این سیگنال‌ها بر روی زمین دریافت می‌شوند، ساعت‌های ویژه‌ای طراحی شده‌اند که مدت زمان بازگشت این سیگنال‌ها را محاسبه می‌کنند و بر اساس زمان محاسبه شده، محل کاوشگر مشخص می‌شود و سپس به اطلاع کاوشگر می‌رسد.
این ساعت‌ها که به آنها "ساعت‌های اتمی" گفته می‌شود، به اندازه یخچال‌ها هستند و در اندازه‌گیری زمان بسیار دقیق هستند، اما حمل این ساعت‌های بزرگ در ماموریت‌های انسانی دست و پاگیر است. ضمن اینکه از آن طرف، ارسال و باز پس فرستادن سیگنال‌ها زمان‌بر است. به عنوان مثال سفر رفت و برگشت یک سیگنال بین مریخ و زمین حدود ۴۰ دقیقه طول می‌کشد که مدت زمان زیادی است و با توجه به سرعت زیاد کاوشگرها، مکان دقیق آنها نیز مشخص نمی‌شود.
ناسا برای غلبه بر این مشکل، اندازه ساعت‌های اتمی را کاهش داد و تصمیم گرفت ساعت اتمی کوچک خود را در فضا آزمایش کند.
پس از اینکه موشک "فالکون ایکس هوی" این ساعت را در مدار زمین قرار داد، ناسا آن را فعال کرد و مقایسه آن را با ساعت‌های اتمی دیگر بر روی زمین آغاز کرد.
ناسا پس از مقایسه نتایج طی بیش از یک سال دریافت که ساعت اتمی کوچک موجود در فضا در مقایسه با ساعت اتمی موجود روی زمین، ۲۶ پیکوثانیه(یک تریلینیوم ثانیه) در هر روز خطا دارد.
پیکوثانیه برابر با ۱۰ به توان منفی ۱۲ ثانیه، یعنی یک تریلیونیوم ثانیه یا یک میلیون میلیونم ثانیه است. نسبت یک پیکوثانیه به یک ثانیه مانند نسبت یک ثانیه به ۳۱ هزار و ۷۰۰ سال است.
این میزان اختلاف، قابل مقایسه با اختلاف مشاهده شده در سایر ساعت‌های اتمی بر روی زمین است و همچنین ۱۰ برابر پایدارتر از ساعت‌های مورد استفاده در سیستم‌های ماهواره‌ای GPS است.
در آینده نزدیک، فضاپیماهای حامل این ساعت اتمی می‌توانند مکان فعلی خود را در فضا به خوبی تشخیص دهند، با این تفاوت که کاوشگر فقط یک سیگنال را از زمین دریافت می‌کند و مکان خود را با استفاده از این ساعت اتمی محاسبه می‌کند.
وجود این ساعت در یک فضاپیما مانند داشتن سیستم GPS است که می‌تواند برای پیمایش و تعیین مکان در فضای عمیق استفاده شود.
گفتنی است که سال گذشته دانشمندان آلمانی ساعت هسته‌ای دقیق‌تری را نسبت به ساعت اتمی جدید ناسا معرفی کردند، اما مصرف انرژی آن بیشتر از ساعت‌های اتمی است.
منبع: ایسنا
4167
