p No espaço profundo, cronometragem precisa é vital para a navegação, mas muitas espaçonaves carecem de relógios precisos a bordo. Por 20 anos, Laboratório de propulsão a jato da NASA em Pasadena, Califórnia, tem aperfeiçoado um relógio. Não é um relógio de pulso; não é algo que você possa comprar em uma loja. É o Deep Space Atomic Clock (DSAC), um instrumento perfeito para exploração do espaço profundo. p Atualmente, a maioria das missões depende de antenas terrestres combinadas com relógios atômicos para navegação. Antenas terrestres enviam sinais estreitamente focados para a espaçonave, que, por sua vez, retornar o sinal. A NASA usa a diferença de tempo entre o envio de um sinal e o recebimento de uma resposta para calcular a localização da espaçonave, velocidade e caminho.

p Este método, embora confiável, poderia ser muito mais eficiente. Por exemplo, uma estação terrestre deve esperar que a espaçonave retorne um sinal, portanto, uma estação pode rastrear apenas uma espaçonave de cada vez. Isso requer que a espaçonave espere pelos comandos de navegação da Terra, em vez de tomar essas decisões a bordo e em tempo real.

p "Navegar no espaço profundo requer medir grandes distâncias usando nosso conhecimento de como os sinais de rádio se propagam no espaço, "disse Todd Ely do JPL, Investigador principal do DSAC. "A navegação rotineira requer medições de distância com precisão de um metro ou melhor. Como os sinais de rádio viajam à velocidade da luz, isso significa que precisamos medir seu tempo de vôo com uma precisão de alguns nanossegundos. Os relógios atômicos têm feito isso rotineiramente no local por décadas. Fazer isso no espaço é o objetivo do DSAC. "

p O projeto DSAC visa fornecer cronometragem precisa a bordo para futuras missões da NASA. As naves espaciais que usam essa nova tecnologia não precisariam mais depender do rastreamento bidirecional. Uma espaçonave poderia usar um sinal enviado da Terra para calcular a posição sem retornar o sinal e esperar por comandos do solo, um processo que pode levar horas. Dados de localização oportunos e controle a bordo permitem operações mais eficientes, manobras e ajustes mais precisos para situações inesperadas.

p Essa mudança de paradigma permite que a espaçonave se concentre nos objetivos da missão, em vez de ajustar sua posição para apontar antenas para a Terra para fechar um link de rastreamento bidirecional.

p Adicionalmente, esta inovação permitiria às estações terrestres rastrear vários satélites ao mesmo tempo perto de áreas congestionadas como Marte. Em certos cenários, a precisão dos dados de rastreamento excederia os métodos tradicionais por um fator de cinco.

p DSAC é um protótipo avançado de um pequeno, relógio atômico de baixa massa baseado na tecnologia de armadilha de íons de mercúrio. Os relógios atômicos nas estações terrestres da Deep Space Network da NASA são aproximadamente do tamanho de um pequeno refrigerador. DSAC é aproximadamente do tamanho de uma torradeira de quatro fatias, e poderia ser miniaturizado para futuras missões.

p O voo de teste do DSAC levará essa tecnologia do laboratório para o ambiente espacial. Enquanto em órbita, a missão DSAC usará os sinais de navegação do GPS dos EUA, juntamente com o conhecimento preciso das órbitas e relógios dos satélites GPS para confirmar o desempenho do DSAC. A demonstração deve confirmar que o DSAC pode manter a precisão do tempo para melhor do que dois nanossegundos (.000000002 segundos) ao longo de um dia, com o objetivo de atingir uma precisão de 0,3 nanossegundos.

p Uma vez que o DSAC provou seu valor, missões futuras podem usar seus aprimoramentos de tecnologia. O relógio promete maior quantidade de dados de rastreamento e melhor qualidade de dados de rastreamento. O acoplamento do DSAC com a navegação de rádio a bordo pode garantir que as futuras missões de exploração tenham os dados de navegação necessários para atravessar o sistema solar.

p As tecnologias a bordo do DSAC também podem melhorar a estabilidade do relógio GPS e, por sua vez, o serviço que o GPS oferece a usuários em todo o mundo. Os resultados dos testes em terra mostraram que o DSAC é 50 vezes mais estável do que os relógios atômicos atualmente operados com GPS. O DSAC promete ser o relógio espacial de navegação mais estável já voado.

p "Temos objetivos elevados para melhorar a navegação e a ciência do espaço profundo usando o DSAC, "disse Ely." Pode ter um impacto real e imediato para todos aqui na Terra se for usado para garantir a disponibilidade e o desempenho contínuo do sistema GPS. "