Así se cronometra el tiempo en el espacio, diferente que en un reloj de la Tierra

En la Tierra no importa si tu reloj se retrasa unos segundos, pero en las naves espaciales esto puede ocasionar un caos, y se necesita una precisión de hasta una milmillonésima de segundo o menos para realizar funciones cruciales. Así, la NASA, cronometra el tiempo en el espacio.

El reloj óptico atómico de iones de estroncio (OASIC) un pequeño prisma rectangular transparente con cables y tubos que lo rodean. El un reloj de ultra precisión que es lo suficientemente pequeño como para caber en una nave espacial.

Y es que en la Tierra puede que no importe si un reloj de pulsera se retrasa unos segundos, pero las funciones cruciales de las naves espaciales necesitan una precisión de hasta una milmillonésima de segundo o menos.

La navegación con GPS, por ejemplo, depende de señales de sincronización precisas de los satélites para determinar ubicaciones exactas. Tres equipos del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, están trabajando para llevar el cronometraje para la exploración espacial a nuevos niveles de precisión.

Un equipo desarrolla técnicas de sincronización de relojes cuánticos de alta precisión para facilitar la comunicación y la navegación esenciales de las naves espaciales.

Otro equipo de Goddard está trabajando para emplear la técnica de sincronización de relojes en plataformas espaciales para permitir que los telescopios funcionen como un enorme observatorio.

El tercer equipo está desarrollando un reloj atómico para naves espaciales basado en estroncio, un elemento químico metálico, para permitir observaciones científicas que no son posibles con la tecnología actual.

La necesidad de un cronometraje cada vez más preciso es la razón por la que estos equipos en el Centro Goddard de la NASA, con el apoyo del programa de Investigación y Desarrollo Interno del centro, perfeccionan la precisión y la sincronización de los relojes con tecnologías innovadoras como las comunicaciones cuánticas y ópticas.

“La sociedad necesita la sincronización de los relojes para muchas funciones cruciales, como la gestión de la red eléctrica, la apertura de la bolsa de valores, las transacciones financieras y mucho más”, explica Alejandro Rodríguez Pérez, investigador del programa Goddard de la NASA. “La NASA utiliza la sincronización de los relojes para determinar la posición de las naves espaciales y establecer los parámetros de navegación”.

Si ponemos en fila dos relojes y los sincronizamos, podríamos esperar que funcionen al mismo ritmo para siempre. En realidad, cuanto más tiempo pasa, más desincronizados se vuelven los relojes, especialmente si esos relojes están en naves espaciales que viajan a decenas de miles de millas por hora.

Rodríguez Pérez busca desarrollar una nueva forma de sincronizar con precisión esos relojes y mantenerlos sincronizados utilizando tecnología cuántica.

El trabajo sobre el protocolo de sincronización del reloj cuántico se lleva a cabo en este laboratorio en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

En física cuántica, dos partículas están entrelazadas cuando se comportan como un único objeto y ocupan dos estados a la vez. En el caso de los relojes, la aplicación de protocolos cuánticos a los fotones entrelazados podría permitir una forma precisa y segura de sincronizar relojes a grandes distancias.

Cuando se trata de astronomía, la regla general es que cuanto más grande sea el telescopio, mejores serán sus imágenes.

“Si hipotéticamente pudiéramos tener un telescopio tan grande como la Tierra, tendríamos imágenes del espacio con una resolución increíblemente alta, pero eso obviamente no es práctico”, afirma Guan Yang, físico óptico del Goddard de la NASA.

“Sin embargo, lo que podemos hacer es tener múltiples telescopios en varios lugares y hacer que cada telescopio registre la señal con alta precisión temporal. Luego podremos unir sus observaciones y producir una imagen de ultra alta resolución”.

Los sistemas de navegación de las naves espaciales actualmente dependen de relojes atómicos a bordo para obtener la hora más precisa posible. Holly Leopardi, física del Goddard de la NASA, está investigando relojes atómicos ópticos, un tipo más preciso de reloj atómico.

Si bien existen relojes atómicos ópticos en entornos de laboratorio, Leopardi y su equipo buscan desarrollar una versión lista para naves espaciales que proporcione más precisión.

La idea de vincular las observaciones de una red de telescopios más pequeños para afectar la potencia de uno más grande se llama interferometría de base muy larga o VLBI.

Para que VLBI produzca un todo mayor que la suma de sus partes, los telescopios necesitan relojes de alta precisión. Los telescopios registran datos junto con marcas de tiempo de cuándo se registraron los datos.

Computadoras de alta potencia reúnen todos los datos en una observación completa con mayor detalle que el que cualquiera de los telescopios podría lograr por sí solo. Esta técnica es la que permitió a la red de observatorios del Telescopio Horizonte de Sucesos producir la primera imagen de un agujero negro en el centro de nuestra galaxia.

Imagen: Archivo ENTER.CO