La Estación Espacial Internacional tiene un nuevo reloj con precisión suiza

Imagen de archivo de la Estación Espacial Internacional
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La ESA acaba de lograr instalar un nuevo reloj atómico en la Estación Espacial Internacional. ACES son las siglas en francés para conjunto de relojes atómicos en el espacio, estos permitirán abrir una nueva era en la medición del tiempo fuera de la Tierra. Aunque no sea mecánico como los afamados artefactos de muñeca suizos, Safran Timing Technology de Suiza ha hecho la mitad del aparato.

Reloj ACES en el espacio
Imagen del reloj ACES ya acoplado a l módulo europeo Columbus de la Estación Espacial Internacional. Fuente: ESA

El inicio de la misión

ACES despegó el 21 de abril a bordo de un Falcon 9 en la misión CRS-32 desde el Kennedy Space Center de Florida, Estados Unidos. En esta misión una cápsula Dragon construida también por SpaceX para llevar a cabo misiones de reabastecimiento a la Estación Espacial Internacional. Llegó al laboratorio orbital al día siguiente de su despegue y el día 25 el brazo robótico Canadaarm, se estiró hasta la parte inferior de la nave. Allí se encuentra un “maletero” que permite la instalación de cargas voluminosas no presurizadas, por ejemplo paneles solares o grandes experimentos como en este caso. Desde ahí fue meticulosamente movido al módulo europeo Columbus para su operación.

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Desarrollado por la ESA en colaboración con la industria europea liderada por Airbus, ACES transporta el reloj atómico más preciso jamás lanzado al espacio.
 
Se compone de dos elementos:
PHARAO un reloj con fuente de cesio como base de su funcionamiento desarrollado por la agencia espacial francesa CNES.
 
SMH, siglas de Máser Espacial de Hidrógeno, siendo un máser un amplificador de microondas emitidas por radiación, que en este caso provee el hidrógeno.
 
Ambos relojes trabajan en tandem con tecnología punta de microondas y un sistema de enlace láser para proveer la hora desde la órbita con una precisión sin precedentes. Además se establecerá una red de relojes con ACES que comparará los más precisos de la Tierra y el espacio. Entre los objetivos de esa red estará explorar la naturaleza del tiempo, probar la relatividad general y ayudar a crear un camino para redefinir la segunda generación de relojes atómicos ópticos.
Reloj atómico con fuente de cesio llamado PHARAO en la sala blanca de Airbus
El módulo PHARAO del reloj ACES en la sala blanca de Airbus esperando a su integración. Fuente: Airbus/ESA

ACES a bordo de la Estación Espacial Internacional

Después le seguirá una fase de seis meses de comisionamiento, durante la cual los ingenieros y científicos calibrarán los instrumentos, probarán los enlaces de transmisión de hora y las características del rendimiento de los relojes de ACES. En este periodo se conectará a un selecto grupo de estaciones terrestres varias veces cada día mientras órbita a bordo de la Estación Espacial Internacional. Cuando dos de ellas están a la vista, se puede alcanzar una precisión de hasta la décima quintillonesima de segundo. Esto es entre uno y dos órdenes de magnitud mejor que los usados en los sistemas de navegación actuales como Galileo. Comparaciones entre relojes distantes situados en diferentes continentes nunca han sido comparados con esta precisión, tardarán en torno a una semana.
 
Para el final de la fase de comisionamiento los mejores parámetros de operación para PHARAO serán definidos. ACES empezará entonces una fase de dos años dedicada a la ciencia, hay programadas diez sesiones de 25 días de toma de datos.
El reloj ACES ya ensamblado y a la espera de su integración en la Dragon. Fuente: ESA

Cómo funciona un reloj atómico

En el núcleo de ACES hay relojes atómicos. Al contrario que los mecánicos, que dependen de engranajes o péndulos que se pueden deformar por un día húmedo o cálido, los relojes atómicos miden la vibración de átomos excitados, que ondulan con una frecuencia muy precisa. Dado que la frecuencia, el número de oscilaciones por segundo, define el tiempo, este tipo de relojes proveen un estándar precios y estable.

Estos relojes son tan fiables que desde 1967 el segundo se define por la frecuencia de vibración de átomos de cesio. Específicamente, un segundo son nueve mil ciento noventa y dos millones, seiscientos treinta y un mil setecientas setenta oscilaciones que tarda el cesio en pasar de un estado excitado a un estado “tierra” o no excitado. Con este método se ha formado la idea actual del tiempo, esencial para muchos ámbitos como la investigación científica o la navegación vía satélite.

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