Como um relógio atômico em miniatura pode revolucionar a exploração espacial

Pergunte a qualquer navegador ou navegadora do espaço profundo, como é o caso de Jill Seubert, o que dificulta tanto o controle de uma nave espacial, e eles vão responder que o problema é a sincronização do tempo:
meio segundo pode decidir o sucesso ou o fracasso de uma missão. Então, o que fazer quando uma sonda espacial não sabe "dizer" as horas direito? Arranja-se um relógio, mais precisamente um relógio atômico. Deixe Seubert te arrebatar com o potencial revolucionário de um futuro em que poderemos receber orientações estelares, no estilo de um GPS, não importa onde estejamos no Universo.

Seis meses atrás,

assisti com o coração acelerado

à aterrissagem da sonda InSight,
da NASA, na superfície de Marte.

Duzentos metros,

80 metros,

60... 40... 20... 17 metros.

Receber a confirmação
do pouso bem-sucedido

foi um dos momentos
de maior êxtase da minha vida.

E ouvir essa notícia só foi possível
devido a dois pequenos cubos

que foram para Marte com a InSight.

Basicamente, esses cubos transmitiram
ao vivo a telemetria da InSight

para a Terra,

permitindo-nos assistir,
quase em tempo real,

à InSight descer chispando
para a superfície do planeta vermelho,

atingindo a atmosfera de Marte

a uma velocidade máxima
de cerca de 19 mil km/hora.

O evento foi transmitido ao vivo para nós,

a mais de 145 milhões de km de distância.

Foi transmitido ao vivo de Marte.

Enquanto isso,

as duas sondas espaciais Voyager,

duas exploradoras
incrivelmente intrépidas,

foram lançadas no mesmo ano

em que fomos apresentados a Han Solo.

E elas continuam a enviar
dados do espaço interestelar

mais de 40 anos depois.

Cada vez mais, estamos
enviando mais sondas

a distâncias maiores
dentro do espaço profundo.

Mas cada uma dessas sondas espaciais

depende que sua navegação seja realizada

aqui mesmo da Terra,

para informar onde ela está
e, mais importante ainda,

para onde está indo.

E o motivo de fazermos a navegação
daqui da Terra é muito simples:

as naves espaciais não são
boas em informar as horas.

Mas, se conseguirmos mudar isso,

poderemos revolucionar a maneira
de explorar o espaço profundo.

Sou uma navegadora do espaço profundo,

e certamente devem estar pensando:
"Que trabalho é esse?"

Bem, é um trabalho
muito especial e divertido.

Eu piloto naves espaciais

do momento em que se separam
do veículo de lançamento

ao momento em que chegam
a seu destino no espaço.

E esses destinos, digamos,
por exemplo, Marte ou Júpiter,

ficam muitíssimo longe daqui.

Para lhes dar a dimensão disso,

é como se eu estivesse aqui
em Los Angeles e lançasse uma flecha

para acertar um alvo do tamanho
de uma moeda de US$ 0,25

na Times Square, em Nova York.

Bem, posso ajustar o curso
da minha nave espacial

algumas vezes durante a trajetória,

mas, para tanto,
preciso saber onde ela está.

E rastrear uma nave durante sua jornada
pelo espaço profundo

é basicamente uma questão
de medir o tempo.

Não posso pegar uma régua
e medir a que distância está a sonda.

Mas consigo medir

quanto tempo um sinal
leva para ir até ela e voltar.

É a mesma ideia do eco.

Se eu gritar na direção de uma montanha,

quanto mais tempo levar
para eu ouvir meu eco de volta,

mais afastada estará a montanha.

Então, medimos com muita precisão
o tempo que o sinal leva para ir e voltar,

porque errar, mesmo que apenas
por uma pequena fração de segundo,

pode significar a diferença entre a nave
pousar com segurança e suavidade

na superfície de outro planeta

ou abrir mais uma cratera
naquela superfície.

Uma pequena fração de segundo

pode ser a diferença
entre a vida ou a morte de uma missão.

Assim, medimos o tempo do sinal
com muita precisão aqui da Terra,

com uma precisão maior
do que um bilionésimo de segundo.

Mas precisa ser medido aqui da Terra.

Há um grande desequilíbrio

quando se trata de explorar
o espaço profundo.

Historicamente, conseguimos enviar
coisas pequenas para bem longe

graças a coisas muito grandes
aqui em nosso planeta natal.

Como exemplo, este é o tamanho
de uma antena parabólica

que usamos para conversar
com essas naves espaciais.

E os relógios atômicos que usamos
para navegar também são grandes.

Os relógios e toda sua estrutura de apoio

podem ter o tamanho de uma geladeira.

Mas, se quisermos tentar enviar
esse recurso para o espaço profundo,

essa geladeira vai precisar encolher

para algo do tamanho
de sua gaveta de verduras.

E qual a importância disso?

Bem, vamos lembrar a Voyager 1,
uma de nossas intrépidas exploradoras.

A Voyager 1 acabou de ultrapassar
20 bilhões de km de distância.

Como se sabe, ela demorou
mais de 40 anos para chegar lá,

e é preciso que um sinal viaje
na velocidade da luz por mais de 40 horas

para chegar a ela e voltar.

E as naves espaciais têm uma coisa:

elas se movem muito rápido.

E a Voyager 1 não para
pra aguardar instruções da Terra.

Ela continua se movendo.

Nessas 40 horas em que ficamos esperando
ouvir aquele eco do sinal aqui na Terra,

a Voyager 1 já terá avançado
cerca de 2,4 milhões km.

São mais 2,4 milhões de km
em território vastamente desconhecido.

Então seria ótimo

se pudéssemos medir esse tempo
na própria sonda espacial.

Mas a miniaturização da tecnologia
de relógio atômico é difícil.

A tecnologia do relógio
e todo o maquinário de apoio

não só precisam encolher,

como também precisam funcionar bem.

O espaço é um ambiente
excepcionalmente hostil

e, se uma peça desse instrumento quebrar,

não dá simplesmente para enviar
um técnico para trocá-la

e seguir viagem.

As jornadas realizadas por essas sondas
podem durar meses, anos,

até mesmo décadas.

Projetar e construir um instrumento
de precisão que aguente isso

é tanto arte quanto ciência e engenharia.

Mas a boa notícia é que estamos
fazendo um progresso incrível,

e já estamos engatinhando

numa nova era de relógios
espaciais atômicos.

Em breve estaremos lançando

um relógio atômico com base em íons,
próprio para o espaço.

E esse relógio tem o potencial
de mudar a navegação completamente.

Ele é tão estável,

e mede o tempo tão bem

que, se eu colocá-lo aqui, ligá-lo

e for embora,

eu teria de voltar
9 milhões de anos depois

para a medição desse relógio estar
um segundo adiantado ou atrasado.

Portanto, o que podemos fazer
com um relógio assim?

Bem, e se, em vez de conduzirmos
a navegação da nave aqui da Terra,

a deixássemos navegar por si mesma?

Navegação autônoma a bordo,
ou uma espaçonave autônoma,

é uma das principais
tecnologias necessárias

se quisermos sobreviver
no espaço profundo.

Quando inevitavelmente enviarmos
seres humanos para Marte ou mais longe,

vamos precisar navegar
essa nave em tempo real,

sem esperar instruções da Terra.

E errar na medição desse tempo,
mesmo por uma pequena fração de segundo,

pode significar a diferença
entre a vida ou morte de uma missão,

o que já é ruim o bastante
para uma missão robótica,

mas pensem nas consequências
se houver uma tripulação humana a bordo.

Mas suponhamos que podemos
levar nossos astronautas

com segurança ao seu destino.

Uma vez lá, imagino que eles queiram
saber como se situar.

Com a tecnologia desse relógio,

agora podemos construir
sistemas de navegação tipo GPS

em outros planetas e luas.

Imaginem ter GPS na Lua ou em Marte.

Conseguem imaginar uma astronauta
em pé na superfície de Marte,

com o Monte Olimpo ao fundo,

enquanto ela consulta
o Google Maps, edição Marte,

para ver sua localização

e traçar um curso para ir aonde precisa?

Permitam-me sonhar um pouco

e falar sobre algo bem distante no futuro,

quando estivermos enviando humanos
a lugares muito mais distantes que Marte,

lugares onde aguardar
um sinal da Terra para navegar

simplesmente não seja possível.

Imaginem que nesse cenário
possamos ter uma constelação,

uma rede de satélites de comunicação
espalhados por todo o espaço profundo,

transmitindo sinais de navegação.

E qualquer espaçonave que capte esse sinal

possa viajar de um lugar a outro

sem nenhuma ligação direta com a Terra.

A capacidade de medir o tempo
de forma precisa no espaço profundo

pode mudar para sempre
nosso modo de navegar.

Mas também tem um potencial
científico bem legal.

Vejam só, o mesmo sinal
que usamos para navegação

nos diz algo sobre de onde ele veio

e o caminho percorrido
em sua jornada de antena para antena.

E essa jornada nos fornece dados
para criar melhores modelos

de atmosferas planetárias
em todo o nosso Sistema Solar.

Podemos detectar oceanos subterrâneos
em longínquas luas geladas

e, quem sabe, até pequenas
ondulações no espaço

resultantes da gravidade relativística.

Navegação autônoma a bordo

significa apoio a mais naves espaciais,

mais sensores para explorar o Universo,

além de liberar navegadores,
pessoas como eu,

para trabalhar na busca de respostas
para outras perguntas.

E ainda temos muitas delas
a serem respondidas.

Sabemos muito pouco
sobre o Universo ao nosso redor.

Nos últimos anos, descobrimos
quase 3 mil sistemas planetários

fora do nosso próprio Sistema Solar,

e esses sistemas são o lar
de quase 4 mil exoplanetas.

Para dar uma ideia do que isso significa,

a primeira vez que estudei
os planetas, quando criança,

havia nove,

ou oito, se não contarmos Plutão.

Mas agora existem 4 mil.

Estima-se que a matéria escura

componha cerca de 96% do nosso Universo,

e nem sabemos o que ela é.

Toda a ciência aprendida

de todas as missões combinadas
ao nosso espaço profundo

é apenas uma gota de conhecimento

em um vasto oceano de perguntas.

E, se quisermos saber mais,

descobrir e entender mais,

então temos de explorar mais.

A capacidade de manter a precisão
do tempo no espaço profundo

vai revolucionar o modo
de explorarmos este Universo,

e pode ser apenas uma das chaves
para desvendar alguns desses segredos

que o Universo guarda com tanto zelo.

Obrigada.

(Aplausos) (Vivas)