Siglo Nuevo

La omnipresencia del reloj

Mecanismos del espacio y del subsuelo

Un vistazo al Reloj Atómico del Espacio Profundo en la nave espacial General Atomics Orbital Test Bed. Foto: NASA

Un vistazo al Reloj Atómico del Espacio Profundo en la nave espacial General Atomics Orbital Test Bed. Foto: NASA

REDACCIÓN S. N.

Las naves con esta tecnología no tendrán que depender del seguimiento bidireccional. Cada vehículo podría usar una señal enviada desde la Tierra para calcular la posición sin regresarla y esperar órdenes desde el suelo, proceso que puede tardar varias horas.

La presencia del reloj es vieja. Servirse del sol y el agua para medir el paso de los días tiene resonancias milenarias. Hay relojes mecánicos que datan de la Edad Media. La propia Tierra es un reloj que gira, nos recuerda, George Musser, editor colaborador de la revista Scientific American, quien afirma que la omnipresencia de los relojes no es un tema de historia sino de física.

Las consideraciones de la física moderna contemplan que el tiempo cronológico no puede medirse. La teoría cuántica describe que lo normal es inferir el paso del tiempo, descubrir como cambia el mundo en función de él. Sin embargo, el tiempo es intangible.

Si los relojes no informan del tiempo, plantea Musser, ¿de qué informan? Debe considerarse, en primer lugar, que aquello percibido como cambio no es una variación causada por el avance del segundero sino un patrón del que participan los componentes del universo.

Cuando la Tierra ocupa una cierta posición en su órbita, los demás planetas ocupen otras posiciones concretas en las suyas. La órbita de la Tierra sirve como un reloj que no informa del tiempo sino de las posiciones de los demás planetas.

Estas ideas difundidas por Musser son su manera de retomar ideas del físico británico, Julian Barbour.

RELOJ ATÓMICO

La medición del tiempo es una actividad añeja de los seres humanos. El paso de los siglos no ha invalidado la búsqueda de avances en ese rubro.

Recientemente, la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés) informó que realiza pruebas con un prototipo de reloj atómico para la exploración en el espacio profundo. Determinar la hora exacta es fundamental para la navegación espacial.

Hoy día, la mayoría de las misiones se basan en antenas terrestres combinadas con relojes atómicos para la navegación. Los dispositivos de tierra mandan señales a la nave que, a su vez, regresan la señal. La agencia estadounidense emplea la diferencia de tiempo entre el envío de una señal y la recepción de una respuesta para calcular la ubicación, velocidad y ruta del objeto espacial identificado.

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Relojes atómicos espaciales encargado por la Agencia Espacial Europea (ESA), Airbus Defence and Space creó un “súper reloj”, que no sólo integra dos relojes atómicos, sino también enlaces láser y de microondas conectados con la Tierra. Foto: Airbus

La estación terrestre debe esperar a que el transporte que surca el exterior del planeta devuelva la señal, es decir, puede rastrearse sólo un vehículo a la vez. Si bien el método es confiable, los científicos quieren hacerlo más eficiente.

“Navegar en el espacio profundo requiere medir grandes distancias usando nuestro conocimiento de cómo las señales de radio se propagan en el espacio”, indicó el científico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Todd Ely.

“Dado que las señales de radio viajan a la velocidad de la luz, eso significa que necesitamos medir su tiempo de vuelo con una precisión de unos pocos nanosegundos”, dijo el también investigador principal del Reloj Atómico de Espacio Profundo.

La presencia de los relojes atómicos en el planeta no es novedad. Llevarlos fuera de la Tierra, según Ely, es lo importante.

Las naves con esta tecnología no tendrán que depender del seguimiento bidireccional. Cada vehículo podría usar una señal enviada desde la Tierra para calcular la posición sin regresarla y esperar órdenes desde el suelo, proceso que puede tardar varias horas.

La innovación también permitiría que las bases terrestres tengan ubicados varios satélites a la vez cerca de áreas abarrotadas de misiones científicas de la Nasa, como es el caso de Marte.

El prototipo de reloj atómico es pequeño. Sus dimensiones son similares a las de una tostadora de cuatro rebanadas, y de baja masa. Los de las estaciones terrestres de la Red de Espacio Profundo, en cambio, son del tamaño de un refrigerador.

TEORÍA

Los relojes atómicos no viven solamente de servir para determinar la posición de las naves. En el modulo Columbus de la Estación Espacial Internacional se realizan experimentos con el Conjunto de Relojes Atómicos Espaciales ((Atomic Clock Ensemble in Space).

La exactitud de sus mecanismos es tanta como un segundo de retraso cada 300 millones de años, por tanto, su uso en el cosmos será esencial para demostrar las ideas de Albert Einstein.

Dado que el tiempo está ligado estrechamente a la gravedad, el sistema verificará los fundamentos de la Teoría de la Relatividad del científico de origen alemán. La investigación consistirá en comparar el tiempo registrado por los dos relojes espaciales con el tiempo registrado por sistemas similares en la Tierra. Se extraerán conclusiones del distinto efecto de la gravedad en ambos entornos.

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La carga de Conjunto de Relojes Atómicos Espaciales y su punto de conexión en el Laboratorio de Columbus. Foto: ESA

2014 fue importante para los sistemas de medición temporal más precisos creados por el hombre hasta la actualidad. A finales de ese año fue ensamblado el conjunto de relojes atómicos espaciales encargado por la Agencia Espacial Europea. Airbus Defence and Space creó un mecanismo que integró dos relojes atómicos con enlaces láser y de microondas con la Tierra.

Meses antes científicos alemanes habían verificado una predicción de la teoría de la relatividad de Einstein. Hicieron experimentos en un acelerador de partículas y confirmaron que el tiempo se mueve más lento para un reloj en movimiento que para uno fijo.

Los resultados de su investigación fueron celebrados como una prueba de la dilatación del tiempo y como evidencia de que una persona que viaja en un cohete a gran velocidad envejecerá más lentamente que una persona en la Tierra.

En el equipo participó el director del Instituto Max Planck de óptica, Theodor Hänsch, ganador del Nobel de Física en 2005.

RELOJ MILENARIO

Las novedades en materia de tic-tac no están reservadas al ámbito aeroespacial. En febrero pasado, se anunció la construcción del “reloj de los 10 mil años”.

La propuesta la hizo, en la primera mitad de los noventa del siglo pasado, un ingeniero llamado Danny Hillis. El tiempo, considera el inventor del concepto milenario, se ha ido reduciendo y se justifica empezar a pensar en términos no del fin de un siglo sino de un milenio.

El mecanismo que ha ideado movería su segundero cada año y su minutero cada siglo. El cucú saldría a “dar la hora” cada mil años.

En 1999, Hillis desarrolló un prototipo. La idea consiguió llamar la atención del fundador de Amazon, Jeff Bezos, quien donó un terreno en Texas, Estados Unidos, propiedad de otra de sus empresas (Blue Origin) así como 42 millones de dólares para la construcción.

El reloj de los 10 mil años se instalará dentro de una montaña hueca y tendrá 150 metros de altura. Su mecanismo será impulsado por los ciclos térmicos del día y la noche.

Bezos lo describe, en el portal www.10000yearclock.net, como un artículo especial, diseñado para convertirse en un símbolo del pensamiento a largo plazo.

No hay fecha de conclusión de los trabajos, pero el fundador del gigante del comercio electrónico confía en que será el primero de muchos equipos similares alrededor del mundo. Ya existe un segundo sitio para una instalación similar en la cima de una montaña en Nevada.

En la descripción del proyecto dejan en claro la complejidad que entraña “construir algo para que dure 10 mil años”. Llegar a buen puerto implica “una buena dosis de optimismo y mucho conocimiento”.

En los trabajos para medir el paso de los milenios participan la empresa de Danny Hillis, Applied Minds, la organización sin fines de lucro, The Long Now Foundation, así como compañías especializadas en instalaciones subterráneas, manejo de roca, y diseño de partes para relojes.

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