Caros Leitores;
O Deep Space Atomic Clock, uma nova
tecnologia do JPL da NASA, pode mudar a maneira como as espaçonaves navegam no
espaço. Lançados no final de junho a bordo do satélite Orbital Test Bed,
no foguete Falcon Heavy da SpaceX, os descendentes da demonstração tecnológica
podem ser um componente-chave de uma espaçonave autônoma e um sistema de
navegação semelhante ao GPS em outros mundos.
Créditos: Sistemas Eletromagnéticos de
Atômica Geral
Os navegadores da NASA estão ajudando a construir um futuro em que as espaçonaves possam voar de maneira segura e autônoma para destinos como a Lua e Marte.
Navegadores hoje dizem a uma nave espacial onde calcular sua posição da Terra e enviar os dados de localização para o espaço em um sistema de retransmissão bidirecional que pode levar de minutos a horas para fornecer direções. Este método de navegação significa que não importa quão longe uma missão viaje através do sistema solar, nossa espaçonave ainda está presa ao solo, esperando por comandos do nosso planeta.
Essa limitação coloca problemas óbvios para uma futura missão tripulada em outro planeta. Como os astronautas podem navegar longe da Terra se não tiverem controle imediato sobre aonde estão indo? E como eles podem pousar com precisão em outro planeta quando há um atraso de comunicação que afeta a rapidez com que eles podem ajustar sua trajetória na atmosfera?
O Deep Space Atomic Clock da NASA é um dispositivo do tamanho de uma torradeira que visa responder a essas questões. É o primeiro instrumento parecido com GPS pequeno e estável o suficiente para voar em uma espaçonave. A demonstração tecnológica permite que a espaçonave saiba onde está sem precisar depender dos dados da Terra. No final de junho, o relógio será lançado no foguete SpaceX Falcon Heavy na órbita da Terra por um ano, onde será testado se ele pode ajudar a espaçonave a localizar-se no espaço.
Se o ano experimental do Deep Space Atomic Clock estiver indo bem, ele pode abrir o caminho para um futuro de navegação unidirecional em que os astronautas são guiados por um sistema parecido com GPS através da superfície da Lua ou podem voar com segurança em suas próprias missões. a Marte e além.
"Cada espaçonave explorando o espaço profundo é dirigida por navegadores aqui na Terra. O Deep Space Atomic Clock mudará isso permitindo a navegação autônoma a bordo, ou espaçonaves autônomas", disse Jill Seubert, vice-investigador principal.
Não há GPS no espaço profundo
Relógios atômicos no espaço não são novos. Cada dispositivo GPS e smartphone determina sua localização através de relógios atômicos em satélites em órbita da Terra. Os satélites enviam sinais do espaço, e o receptor triangula sua posição medindo quanto tempo os sinais levam para chegar ao seu GPS.
Atualmente, as naves espaciais que voam para além da órbita da Terra não têm GPS para encontrar o caminho através do espaço. Relógios atômicos em satélites de GPS não são precisos o suficiente para enviar direções para naves espaciais, quando estar fora por menos de um segundo pode significar a falta de um planeta por quilômetros.
Em vez disso, os navegadores usam antenas gigantes na Terra para enviar um sinal para a espaçonave, que a envia de volta à Terra. Relógios extremamente precisos medem quanto tempo leva o sinal para fazer essa jornada de mão dupla. A quantidade de tempo diz a eles o quão longe a espaçonave está e quão rápido ela está indo. Só então os navegantes podem enviar instruções para a espaçonave, dizendo para onde ir.
"É o mesmo conceito exato de um eco", disse Seubert. "Se eu estou em frente a uma montanha e grito, quanto mais tempo o eco voltar para mim, mais longe fica a montanha."
Navegação bidirecional significa que, não importa quão profunda seja a missão no espaço, ela ainda precisa esperar por um sinal que leve comandos para cruzar as vastas distâncias entre os planetas. É um processo que ficou famoso por aterrissagens de Marte como Curiosity, quando o mundo esperou 14 longos minutos com o controle da missão para o rover enviar a mensagem de que pousou com segurança. Esse atraso é um tempo médio de espera: dependendo de onde a Terra e Marte estão em suas órbitas, pode levar de 4 a 20 minutos para um sinal de sentido único viajar entre planetas.
É uma maneira lenta e trabalhosa de navegar no espaço profundo, que liga as gigantes antenas da Deep Space Network da NASA como uma linha telefônica ocupada. Durante essa troca, uma espaçonave voando a dezenas de milhares de quilômetros por hora poderia estar em um lugar completamente diferente quando "souber" onde está.
Uma maneira melhor de navegar
Um relógio atômico pequeno o suficiente para voar em uma missão, mas preciso o suficiente para fornecer informações precisas, poderia eliminar a necessidade desse sistema bidirecional. Os futuros navegadores enviariam um sinal da Terra para uma espaçonave. Como seus primos terrestres, o Relógio Atômico do Espaço Profundo a bordo mediria a quantidade de tempo que o sinal levou para alcançá-lo. A espaçonave poderia então calcular sua própria posição e trajetória, essencialmente dando-se direções.
"Ter um relógio a bordo permitiria a navegação de rádio a bordo e, quando combinado com a navegação óptica, seria uma maneira mais precisa e segura de os astronautas conseguirem se auto-navegar", disse o investigador principal do Deep Space Atomic Clock, Todd Ely.
Esta navegação unidirecional tem aplicações para Marte e além. As antenas de DSN seriam capazes de se comunicar com múltiplas missões ao mesmo tempo, transmitindo um sinal para o espaço. A nova tecnologia pode melhorar a precisão do GPS na Terra. E várias espaçonaves com Relógios Atômicos do Espaço Profundo poderiam orbitar Marte, criando uma rede semelhante a GPS que daria instruções para robôs e humanos na superfície.
"O Relógio Atômico do Espaço Profundo terá a capacidade de ajudar na navegação, não apenas localmente, mas também em outros planetas. Uma maneira de pensar nisso é como se tivéssemos GPS em outros planetas", disse Eric Burt, desenvolvedor do relógio iônico. conduzir.
Burt e os colegas físicos do relógio JPL Robert Tjoelker e John Prestage criaram um relógio de íons de mercúrio, que mantém sua estabilidade no espaço da mesma forma que os relógios atômicos do tamanho de um refrigerador na Terra. Em testes de laboratório, o Relógio Atômico do Espaço Profundo provou ser 50 vezes mais preciso do que os relógios GPS. Isso é um erro de 1 segundo a cada 10 milhões de anos.
A demonstração do relógio no espaço determinará se ele pode permanecer estável em órbita. Se isso acontecer, um Relógio Atômico do Espaço Profundo poderá voar em uma missão a partir de 2030. O primeiro passo em direção à espaçonave autônoma que poderia um dia transportar humanos para outros mundos.
O Deep Space Atomic Clock está hospedado em uma espaçonave fornecida pela General Atomics Electromagnetic Systems de Englewood, Colorado. É patrocinado pelo programa de missões tecnológicas de demonstração dentro da Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial da NASA e pelo programa de Comunicações e Navegação Espacial da Diretoria de Exploração Humana e Missão de Operações da NASA. O JPL gerencia o projeto.
Aqui estão cinco coisas para saber sobre o Deep Space Atomic Clock da NASA:
Aprenda sobre as outras missões da NASA no lançamento do SpaceX Falcon Heavy que está carregando o Deep Space Atomic Clock:
Arielle Samuelson
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Califórnia 818-354-0307 arielle.a.samuelson@jpl.nasa.gov
Fonte: NASA / Editor: Tony Greicius / 14-06-2019
https://www.nasa.gov/feature/jpl/how-an-atomic-clock-will-get-humans-to-mars-on-time
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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