ساعت 12ونیم‌ میلیونیم ثانیه به وقت فضا!

ساعت اتمی و فوق‌دقیق ناسا اخیرا با موفقیت در مدار زمین قرار گرفت و کارش را آغاز کرد. این ساعت که تقریبا به اندازه یک کوله‌پشتی کوچک است، 25ژوئن امسال توسط موشک «فالکون‌هوی» شرکت «اسپیس ایکس» به فضا پرتاب شد. اما این اعجوبه فضایی که کوچک‌ترین شباهتی به ساعت‌های ما زمینی‌ها ندارد، چیست، چطور کار می‌کند و چرا مهم است؟




یون جیوه به جای کوارتز
در ساعت اتمی جدید ناسا موسوم به DSAC که در روز 23 آگوست فعال شده، ‌از یون‌های جیوه استفاده شده و طبق ادعای ناسا، دست‌کم 50برابر دقیق‌تر از نمونه‌های قبلی است. بیشتر ساعت‌های اتمی، چه آنهایی که در زمین هستند و معمولا ابعادی به اندازه یک فریزر بزرگ دارند یا آن مدل‌های کوچک‌تری که در ماهواره‌ها نصب شده‌اند، ‌با فناوری «نوسان‌ساز کریستال‌های کوارتز» کار می‌کنند. در این مدل، به ازای ایجاد مقدار مشخصی ولتاژ برق، کریستال‌ها مقدار ثابت و منظمی می‌لرزند که همین، مبنای اندازه‌گیری زمان است. این ساعت می‌تواند دقت خوبی داشته باشد اما دانشمندان به تازگی راه بسیار دقیق‌تری نیز پیدا کرده‌اند.





پایدار و بدون واکنش
به گزارش اسپیس، در ساعت‌های اتمی معمول، یون‌ها در یک اتاق خلأ قرار می‌گیرند تا کمتر تحت‌تأثیر محیط باشند اما تعامل‌شان با دیواره‌های اتاق خلأ می‌تواند اتفاق بیفتد. بخشی از این مشکل به‌خاطر باردار نبودن یون‌های مورد استفاده در آن ساعت‌هاست. اتم‌های جیوه اما بار الکتریکی دارند و به همین دلیل، امکان تعامل احتمالی با دیواره‌های اتاق خلأ را نخواهند داشت و شرایط محیطی روی‌شان تأثیر کمتری می‌گذارد. یکی از نکات مهم این ساعت اتمی جدید، پایدار بودن سامانه های آن در مقایسه با ساعت‌های اتمی مبتنی بر یون کریستال کوارتز است. با این حساب، ‌در ماموریت‌های فضایی که در اعماق فضا انجام خواهد شد، این ساعت‌ها مدت بسیار بیشتری دوام می‌‌آورند و در برابر شرایط مختلفی که در کیهان پیش می‌آید، مقاومت بیشتری نشان می‌دهند.

جی‌پی‌اس آسمانی
وظیفه ساعت‌های اتمی و بسیار دقیق، هماهنگ کردن دستگاه‌های مختلف روی زمین است. از مهم‌ترین سامانه‌هایی که برای فعالیت به ساعت اتمی وابسته هستند، سامانه  جهت‌یابی موسوم به GPS است. داده‌های حساسی که این دستگاه‌ها در اختیار دارند، باید در زمان معینی به دستگاه بعدی یا ماهواره‌های مستقر در مدار زمین برسد. برای اینکه هماهنگی میان این دستگاه‌ها حداکثری باشد، از ساعت‌های دقیقی استفاده می‌شود که با دقت اتمی تنظیم شده و کار می‌کنند. وقتی قرار باشد سامانه‌های مختلف پرتابی، موشک‌ها و کاوشگرها در فضا مشغول به‌کار شوند، باید با یک سامانه زمانی دقیق، مشابه همین ماهواره‌های جی‌پی‌اس را پیدا کنند. ناسا گفته، این ساعت اتمی را برای تنظیم وضعیت ماموریت‌هایی که در اعماق فضا صورت می‌گیرد، پرتاب کرده و قرار است آن را توسعه بدهد.






اولین قدم در ساخت سامانه‌های خودکار
با این شیوه، جهت‌یابی خودکار فضاپیماها نیاز کمتری به اتصال با منبع زمینی دارد. این موضوع زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که زمان ارسال و دریافت پیام‌ها به مریخ بیشتر از 30دقیقه طول می‌کشد. خودکار بودن سامانه‌های جهت‌یابی جز اینکه مشکل ناشی از محدودیت زمانی را از بین می‌برد، درصد موفقیت ماموریت را به طرز قابل‌توجهی بالاتر می‌برد. در عین حال، ساعت اتمی باعث می‌شود مانورهای پیچیده فضایی (که در آن زمان کمی برای تصمیم‌گیری و تعیین جهت حرکت وجود دارد) قابل انجام باشند.  جز همه اینها، ردیابی سامانه‌های فضایی با دقت بسیار بالاتری انجام می‌شود. این سامانه جدید از نظر تئوری می‌تواند جایگزین سامانه‌های زمان‌سنجی ماهواره‌ای شود که هم‌اکنون برای مسائلی ازجمله جهت‌یابی در زمین از آن استفاده می‌شود.

وابستگی GPS
 از مهم‌ترین سامانه هایی که برای فعالیت به ساعت اتمی وابسته هستند، سامانه جهت‌یابی موسوم به GPS است