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Esta ilustração mostra a demonstração da tecnologia Deep Space Atomic Clock da NASA e a nave espacial General Atomics Orbital Test Bed que a hospeda. A nave espacial poderia um dia depender de tais instrumentos para navegar no espaço profundo.
Créditos: NASA
Voltada para melhorar a navegação da espaçonave, a demonstração da tecnologia operou por muito mais tempo do que o planejado e quebrou o recorde de estabilidade para relógios atômicos no espaço.
Por mais de dois anos, o Deep Space Atomic Clock da NASA tem expandido as fronteiras de cronometragem no espaço. Em 18 de setembro de 2021, sua missão chegou ao fim com sucesso.
O instrumento está hospedado na espaçonave Orbital Test Bed da General Atomics que foi lançada a bordo da missão 2 do Programa de Teste Espacial do Departamento de Defesa em 25 de junho de 2019. Seu objetivo: testar a viabilidade do uso de um relógio atômico a bordo para melhorar a navegação da espaçonave no espaço profundo .
Atualmente, a nave espacial dependem terrestres de relógios Tomic. Para medir a trajetória de uma espaçonave enquanto ela viaja além da Lua, os navegadores usam esses cronômetros para rastrear com precisão quando esses sinais são enviados e recebidos. Como os navegadores sabem que os sinais de rádio viajam à velocidade da luz (cerca de 186.000 milhas por segundo, ou 300.000 quilômetros por segundo), eles podem usar essas medições de tempo para calcular a distância exata da espaçonave, velocidade e direção de viagem.
O Deep Space Atomic Clock tem cerca de 25 centímetros de cada lado, quase do tamanho de uma torradeira. Seu design compacto foi um requisito fundamental, e uma iteração ainda menor voará a bordo da espaçonave VERITAS da NASA.
Créditos: NASA / JPL-Caltech
Mas quanto mais distante uma espaçonave está da Terra, mais tempo leva para enviar e receber sinais - de vários minutos a algumas horas - atrasando significativamente esses cálculos. Com um relógio atômico a bordo emparelhado com um sistema de navegação, a espaçonave poderia calcular imediatamente onde está e para onde está indo.
Construído pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, o Deep Space Atomic Clock é um relógio atômico ultrapreciso de íons de mercúrio envolto em uma pequena caixa que mede cerca de 10 polegadas (25 centímetros) de cada lado - aproximadamente o tamanho de uma torradeira. Projetado para sobreviver aos rigores do lançamento e ao ambiente frio e de alta radiação do espaço sem degradação do desempenho de cronometragem, o Deep Space Atomic Clock foi uma demonstração de tecnologia destinada a realizar inovações tecnológicas e preencher lacunas críticas de conhecimento.
O Deep Space Atomic Clock foi lançado em um foguete SpaceX Falcon Heavy como parte da missão Space Test Program-2 (STP-2) do Departamento de Defesa do Complexo de Lançamento 39A no Kennedy Space Center da NASA na Flórida na terça-feira, 25 de junho de 2019.
Créditos: NASA / Joel Kowsky
Depois que o instrumento completou sua missão principal de um ano na órbita da Terra, a NASA estendeu a missão para coletar mais dados por causa de sua excepcional estabilidade de cronometragem. Mas antes que a demonstração técnica fosse desligada em 18 de setembro , a missão trabalhou além do tempo para extrair o máximo de dados possível em seus dias finais.
“A missão Deep Space Atomic Clock foi um sucesso retumbante, e a joia da história aqui é que a demonstração da tecnologia operou bem além do período operacional pretendido”, disse Todd Ely, investigador principal e gerente de projeto do JPL.
Os dados do instrumento pioneiro ajudarão a desenvolver Deep Space Atomic Clock-2, uma demonstração tecnológica que viajará para Vênus a bordo da nave Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography & Spectroscopy ( VERITAS ) da NASA quando for lançada em 2028. Isso será o primeiro teste para um relógio atômico no espaço profundo e um avanço monumental para aumentar a autonomia da espaçonave.
Vídeo: https://youtu.be/4GEeak4Vphs?list=PLTiv_XWHnOZoPT2VCxZJOF7Vg1VTNuGj4
Assista a este explicador em vídeo para saber por que a cronometragem precisa no espaço é essencial e como o Deep Space Atomic Clock da NASA tornará as futuras espaçonaves menos dependentes da Terra para navegar de forma autônoma.
Estabilidade é tudo
Embora os relógios atômicos sejam os cronometristas mais estáveis do planeta, eles ainda têm instabilidades que podem causar uma defasagem minúscula, ou “deslocamento”, no tempo dos relógios em relação ao tempo real. Se não forem corrigidos, esses deslocamentos serão somados e podem levar a grandes erros de posicionamento. Frações de segundo podem significar a diferença entre chegar com segurança a Marte ou perder o planeta por completo.
As atualizações podem ser enviadas da Terra para a espaçonave para corrigir esses deslocamentos. Os satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS), por exemplo, carregam relógios atômicos para nos ajudar a ir do ponto A ao B. Para garantir que eles mantenham o tempo com precisão, as atualizações precisam ser frequentemente transmitidas a eles do solo. Mas ter que enviar atualizações frequentes da Terra para um relógio atômico no espaço profundo não seria prático e anularia o propósito de equipar uma espaçonave com um.
É por isso que um relógio atômico em uma espaçonave explorando o espaço profundo precisaria ser o mais estável possível desde o início, permitindo que seja menos dependente da Terra para ser atualizado.
“O Deep Space Atomic Clock teve sucesso neste objetivo”, disse Eric Burt do JPL, um físico do relógio atômico para a missão. “Alcançamos um novo recorde de estabilidade do relógio atômico a longo prazo no espaço - mais do que uma ordem de magnitude melhor do que os relógios atômicos GPS. Isso significa que agora temos estabilidade para permitir mais autonomia em missões espaciais profundas e, potencialmente, tornar os satélites GPS menos dependentes de atualizações duas vezes ao dia, caso carreguem nosso instrumento. ”
Três cartazes atraentes apresentando o Deep Space Atomic Clock e como as futuras versões da demonstração tecnológica podem ser usadas por espaçonaves e astronautas estão disponíveis para download aqui .
Créditos: NASA / JPL-Caltech
Em um estudo recente , a equipe do Deep Space Atomic Clock relatou um desvio de menos de quatro nanossegundos após mais de 20 dias de operação.
Como seu predecessor, o Deep Space Atomic Clock-2 será uma demonstração tecnológica, o que significa que a VERITAS não dependerá dele para cumprir seus objetivos. Mas esta próxima iteração será menor, usará menos energia e será projetada para suportar uma missão de vários anos como o VERITAS.
“É uma conquista notável da equipe - a demonstração de tecnologia provou ser um sistema robusto em órbita, e agora estamos ansiosos para ver uma versão melhorada ir para Vênus”, disse Trudy Kortes, diretor de demonstrações de tecnologia para Ciência da NASA e Technology Mission Directorate (STMD) na sede da NASA em Washington. “Isso é o que a NASA faz - nós desenvolvemos novas tecnologias e aprimoramos as existentes para promover o vôo espacial humano e robótico. O Deep Space Atomic Clock realmente tem o potencial de transformar a forma como exploramos o espaço profundo”.
Jason Mitchell, diretor da Divisão de Tecnologia de Navegação e Comunicações Avançadas das Comunicações e Navegação Espacial (SCaN) da NASA na sede da agência, concordou: “O desempenho do instrumento foi verdadeiramente excepcional e um testemunho da capacidade da equipe. Daqui para frente, não só o Deep Space Atomic Clock habilitará novos recursos operacionais significativos para as missões de exploração humana e robótica da NASA, mas também poderá permitir uma exploração mais profunda da física fundamental da relatividade, assim como os relógios que suportam GPS fizeram”.
Mais sobre a missão
O Deep Space Atomic Clock está hospedado em uma espaçonave fornecida pela General Atomics Electromagnetic Systems de Englewood, Colorado. É patrocinado pela STMD de Tecnologia programa de missões de demonstração localizada na NASA Marshall Space Flight Center, em Huntsville, Alabama, e varredura dentro de exploração humana da NASA e Operações Direcção Missão. O JPL gerencia o projeto.
Ian J. O'Neill
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Califórnia
ian.j.oneill@jpl.nasa.gov
Fonte: NASA / Editor: Naomi Hartono / 06-10-2021
https://www.nasa.gov/feature/jpl/working-overtime-nasa-s-deep-space-atomic-clock-completes-mission
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio
R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia,
Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de
Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor
do livro: “Conhecendo o Sol e outras
Estrelas”.
Acompanha
e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
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
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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