domingo, 20 de octubre de 2019 10:21
Ciencia e investigación

​La NASA envía al espacio un reloj que tarda 10 millones de años en atrasar un segundo

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El Jet Propulsion Laboratory (Laboratorio de Propulsión a Chorro) de la NASA, la agencia espacial estadounidense, ha lanzado al espacio, a bordo de un cohete Falcon Heavy de SpaceX, un reloj atómico con una precisión tal que tarda 10 millones de años en retrasar un segundo.


Mientras viaja por el espacio profundo, este reloj -el Deep Space Atomic Clock (Reloj Atómico del Espacio Profundo)- se probará para que, si todo va según lo planeado, sea utilizado en misiones tripuladas por el espacio.


El objetivo es ayudar a determinar la posición de los astronautas en el espacio y hacer que los vehículos espaciales sean más autónomos. Con él, puede ser posible viajar más allá de Marte sin tener que mantener una comunicación constante con la Tierra.


El Reloj Atómico de Espacio Profundo está hecho de cristales de cuarzo y átomos de mercurio, una combinación que le permite un margen de tiempo de error de sólo un nanosegundo cada cuatro días, un microsegundo después de 10 años y un segundo después de 10 millones de años.


Deep Space Atomic Clock


Si estuviera hecho sólo de cristales de cuarzo, como la mayoría de los relojes modernos, este invento de la NASA no podría ser utilizado para los viajes espaciales. Hasta ahora, para determinar las distancias entre la Tierra y los vehículos espaciales, los astrónomos enviaban una señal a esta nave, que luego la "devolvía" a nuestro planeta. Dado que estas señales viajan a una velocidad constante, la de la luz, bastaba con determinar el tiempo que tardó esta señal en llegar a la nave y regresar a la Tierra para determinar la distancia entre ambas.


Sin embargo, el margen de error con este método sería demasiado grande. Tan grande que podría ser fatal para los astronautas que se aventuran en el espacio profundo, donde la posibilidad de comunicación con la Tierra es muy pequeña.


Por lo tanto, la NASA ha desarrollado un reloj atómico virtualmente infalible: tiene cristales de cuarzo que vibran a una frecuencia muy precisa cuando una cierta tensión los alcanza; y tiene átomos de mercurio para estabilizar estos cristales. Sin estos átomos, el reloj se retrasaría un milisegundo cada seis semanas. Ya que las naves que caminan por el espacio profundo viajan a velocidades muy altas, ese milisegundo sería suficiente para perder de vista a los astronautas.


Para entender de dónde viene esta precisión, es necesario mirar dentro de los átomos. Los átomos están formados por un núcleo alrededor del cual caminan los electrones. Los núcleos tienen neutrones, que tienen una carga eléctrica neutra, y protones, que tienen una carga eléctrica positiva. Los electrones que los rodean tienen una carga eléctrica negativa y orbitan el núcleo a niveles de energía - algunos más lejos del núcleo y otros más cerca de ellos. Si un electrón es golpeado por una cierta cantidad de energía, puede saltar a un nivel de energía más alto.


Esta cantidad de energía depende del átomo de cada elemento y del nivel de energía en el que se encuentra el electrón. Es precisamente esta estabilidad la que los átomos de mercurio emplean en el reloj atómico de la NASA. Eric Burt, físico de la NASA y uno de los creadores del reloj, explica: "El hecho de que la diferencia de energía entre estas órbitas sea un valor tan preciso y estable es realmente el ingrediente clave para los relojes atómicos. Es por eso que pueden obtener mejores resultados que los relojes mecánicos.





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