Un ceas atomic în miniatură ar putea revoluționa explorarea Universului

Întrebați orice navigator al spațiului, ca Jill Seubert, ce face navigarea spațială atât de dificilă, iar ei îți vor spune că este vorba despre timp; o fracțiune de secundă poate face diferența dintre succes și eșec. Așadar ce putem face dacă o navă spațială nu poate avea noțiunea de timp? Îi oferim un ceas, mai precis, un ceas atomic. Permiteți-i lui Seubert să vă explice potențialul revoluționar al unui viitor în care am putea primi informații asemenea celor primite de la GPS oriunde ne-am afla în univers.

Acum șase luni,

am privit cu nerăbdare

cum landerul InSight al NASA
cobora pe suprafața lui Marte.

Două sute de metri,

80 de metri,

60, 40, 20, 17 metri.

Unul dintre cele mai speciale momente
din viața mea a fost acela

în care am primit confirmarea
aterizării în siguranță a navei.

Două seturi de cuburi care au fost
trimise împreună cu nava au făcut posibil

ca aceste vești
să fie auzite și de noi, oamenii.

Aceste două seturi de cuburi
au înregistrat și transmis live telemetria

înapoi pe Pământ,

ca noi să putem privi aproape în timp real

cum landerul InSight se apropia
de suprafața planetei roșii,

lovind atmosfera lui Marte

cu o viteză de aproape 20.000 km/h.

Acest eveniment ne era transmis

de la peste 145 milioane de km depărtare.

Era transmis live de pe Marte.

Între timp,

cele două nave spațiale Voyager,

care sunt niște exploratori fără limite.

Ele au fost lansate

în același an în care noi aflam
despre Han Solo

pentru prima dată.

Și ele încă mai transmit informații
spre Pământ din spațiul interstelar

chiar și acum, după 40 de ani.

Acum trimitem mai multe navete spațiale

și mai departe în spațiu ca niciodată.

Dar fiecare navă
care călătorește în spațiu

se bazează pe navigația realizată

aici pe Pământ,

pentru a-i spune unde se află,
și cel mai important,

unde se îndreaptă.

Iar navigația trebuie realizată
aici pe Pământ dintr-un singur motiv:

navele spațiale nu pot calcula timpul.

Dar dacă am putea să schimbăm asta,

am putea revoluționa metodele
de explorare a spațiului.

Eu sunt un navigator
al spațiului îndepărtat,

și probabil că vă întrebați:
„Ce înseamnă asta?”

Este o slujbă remarcabilă și distractivă.

Eu direcționez navele spațiale,

din momentul în care se separă
de vehiculul de lansare,

până când ajung la destinație.

Și aceste destinații,
de exemplu Marte sau Jupiter,

sunt foarte îndepărtate.

Să vă ofer un context pentru meseria mea:

e ca și când aș sta aici în Los Angeles
și aș arunca o săgeată,

iar cu acea săgeată aș lovi o țintă
de mărimea unei monede,

care se află în Times Square, New York.

Eu am oportunitatea de a ajusta
cursul navei spațiale

de câteva ori de-a lungul traiectoriei ei,

dar ca să fac acest lucru
trebuie să știu unde se află.

Și a afla poziția unei navei
ce călătorește în spațiu e o problemă

a măsurării timpului.

Nu pot să iau o riglă și să măsor
cât de departe se află nava.

Dar pot măsura

timpul în care un semnal
ajunge la navă și vine înapoi.

Conceptul este același ca al unui ecou.

Dacă stau în fața unui munte și strig,

cu cât timpul în care sunetul
se întoarce la mine este mai mare,

cu atât muntele se află mai departe.

Așa că noi măsurăm
acest timp cu mare precizie,

pentru că obținând o valoare
chiar și cu o fracțiune de secundă

diferită de cea reală, poate face
diferența între o aterizare în siguranță

a navei pe altă planetă

și crearea unui crater pe suprafața ei.

Doar o fracțiune de secundă

poate face diferența între succesul
și eșecul unei misiuni.

Așadar măsurăm acest interval de timp
foarte precis aici pe Pământ,

cu o precizie mai mare
decât o miliardime de secundă.

Aceasta trebuie măsurată aici pe Pământ.

În spațiu, există o diferență de scară.

Până acum am putut trimite lucruri
destul de mici la distanțe foarte mari,

datorită unor obiecte
foarte mari de pe Pământ.

De exemplu, aceasta este mărimea
unei antene de satelit

pe care o folosim pentru comunicarea
cu nava din spațiu.

Ceasurile atomice pe care le folosim
pentru navigație sunt și ele foarte mari.

Ceasurile și toate celealte elemente

pot avea mărimea unui frigider.

Dacă am vorbi despre posibilitatea
de a trimite așa ceva în spațiu,

acest frigider ar trebui să se micșoreze

în ceva care ar putea încăpea
într-un sertar.

De ce contează acest lucru?

Să vorbim iar despre unul dintre
cei mai cutezători exploratori, Voyager 1.

Acesta se află acum
la peste 21 miliarde de km depărtare.

După cum știți, a durat
peste 40 de ani să ajungă acolo

și un semnal care călătorește cu viteza
luminii are nevoie de 40 de ore

pentru a ajunge acolo și a se întoarce.

Și iată care este treaba
cu aceste nave spațiale:

se mișcă foarte repede.

Voyager 1 nu oprește și așteaptă
să primească informații de pe Pământ.

E tot timpul în mișcare.

În cele 40 de ore în care noi așteptăm

să auzim ecoul aici pe Pământ,

Voyager 1 parcurge o distanță
de 2,5 milioane de km.

Este cu 2,5 milioane de km
mai departe în necunoscut.

Așadar ar fi grozav

dacă am putea măsura timpul

direct pe navă.

Dar miniaturizarea unui ceas atomic

este foarte complicată.

Nu numai că ceasul atomic
și tot hardware-ul

ar trebui să fie micșorat,

dar ar trebui să fie și funcțional.

Spațiul este un mediu deosebit de dur
și dacă o singură piesă

a acestui instrument s-ar defecta,

nu putem trimite un tehnician

să înlocuiască acea piesă.

Călătoria unei astfel de nave
poate dura luni, ani,

chiar și decenii.

Și a proiecta și construi un instrument

de o asemenea precizie e atât artă,
cât și știință și inginerie.

Dar există vești bune:
am făcut un progres imens,

și suntem pe cale să facem primii pași

într-o nouă eră
a ceasurilor atomice spațiale.

În curând vom lansa

un ceas atomic bazat pe ioni
ce e potrivit pentru spațiu.

Iar acest ceas ar putea schimba total
modul în care navigăm.

Acest ceas este atât de stabil

și măsoară timpul atât de bine,

încât dacă l-aș pune aici și l-aș porni

și aș pleca de lângă el,

ar trebui să mă întorc
peste 9 milioane de ani

ca acest ceas să fi rămas
în urmă o secundă.

Ce am putea face cu un astfel de ceas?

Ei bine, în loc să coordonăm
navigarea navei

de aici de pe Pământ,

cum ar fi să putem lăsa navele
să navigheze singure?

Navigarea automată, la bord

e una dintre cele mai necesare tehnologii

dacă vrem să supraviețuim în spațiu.

Când vom trimitem oameni pe Marte
sau chiar mai departe,

trebuie să navigăm nava în timp real,

și nu să așteptăm indicații
venite de pe Pământ.

Și măsurarea greșită a timpului,
chiar și cu o fracțiune de secundă

poate face diferența între succesul
și eșecul unei misiuni.

Acest lucru este rău
chiar și pentru o misiune robotică,

dar gândiți-vă la consecințe
dacă ar fi un echipaj uman la bord.

Dar să presupunem
că putem trimite astronauții

în siguranță pe suprafața unei planete.

Odată ajunși acolo, probabil că ar vrea
să se poată orienta în spațiu.

Ei bine, cu această tehnologie
a ceasurilor,

putem acum să construim un sistem
de navigare asemănător celui GPS

pe alte planete sau luni.

Imaginați-vă că am avea un GPS
pe Lună sau pe Marte.

Vă puteți închipui un astronaut
stând pe suprafața lui Marte

cu Olympus răsărind în fundal,

care se uită la varianta
pentru Marte a Google Maps

pentru a-și afla poziția

și ca să-și găsească o rută
pentru o anumită destinație?

Permiteți-mi să visez

și să vorbesc despre ceva
din viitorul îndepărtat,

când vom trimite oameni în locuri
mult mai îndepărtate decât Marte,

locuri în care să aștepți un semnal
de pe Pământ care să te ajute să navighezi

nu este deloc realist.

Imaginați-vă că în acest scenariu
avem o constelație,

un sistem de sateliți de comunicare
împrăștiați în spațiu

care transmit semnale de navigație

și că orice navă care primește
un astfel de semnal

poate călători de la o destinație la alta

fără nicio legătură cu Pământul.

Posibiltatea de a măsura timpul
cu precizie în spațiu poate schimba

modul în care navigăm pentru totdeauna.

Dar are și posibilitatea
de a ne oferi informații științifice.

Vedeți voi, același semnal
pe care l-am folosi pentru navigație,

ne-ar putea spune ceva
despre locul de unde a venit

și despre drumul pe care l-a parcurs
de la o antenă de satelit la alta.

Și acea călătorie ne-ar oferi informații
pentru a crea modele mai performante,

modele mai performante pentru atmosferele
planetare din sistemul nostru solar.

Am putea detecta oceane subterane
de pe o lună foarte îndepărtată,

poate chiar unde din spațiu
ce se datorează gravitației relativiste.

Navigația automată la bord înseamnă
că putem avea mai multe nave,

mai mulți senzori
care ar explora universul,

dar și posibilitatea de a ușura munca
oamenilor ca mine, a navigatorilor,

de a afla răspunsuri la alte întrebări.

Și încă avem foarte multe întrebări
fără răspuns.

Știm atât de puține lucruri
despre universul ce ne înconjoară.

În ultimii ani am descoperit aproape 3.000
de sisteme planetare în afara

sistemului nostru solar.

Iar aceste sisteme reprezintă
casa a 4.000 de exoplanete.

Să pun acest număr într-un alt context:

când am învățat despre planete
pentru prima oară când eram copil,

erau nouă planete

sau opt dacă o excluzi pe Pluto.

Dar acum sunt 4.000.

Se estimează că materia neagră

reprezintă până la 96 la sută din univers,

iar noi nu știm nici măcar ce e.

Toată știința pe care am acumulat-o

din toate misiunile spațiale de până acum

este doar o fărâmă de cunoaștere

într-un ocean plin de întrebări.

Și dacă ne dorim să învățăm mai mult,

să descoperim mai mult,
să înțelegem mai mult,

atunci trebuie să explorăm mai mult.

Posibilitatea de a măsura timpul în spațiu

va revoluționa modul
în care putem explora universul

și ar putea fi una dintre cheile
prin care putem descifra

unele dintre aceste secrete
pe care le ține ascunse.

Vă mulțumesc!

(Aplauze)