NASA dün sabahın erken saatlerinde SpaceX Falcon Heavy roketini yörüngeye fırlattı. Uzaya taşınan en ilgi çekici yüklerden biri de gezegeni yaklaşık bir yıl boyunca dolanacak olan bir saat oldu. Ancak bu sıradan bir saat değil: Deep Space Atomic Clock ya da Derin Uzay Atom Saati, derin uzayda gezinmeyi gelecekte daha kolay hale getirebilecek bir teknolojidir.
Atom Saati Derin Uzay Keşfinin Önünü Açacak
Uzaya gönderilen pek çok uydu, yaydıkları ışık hızında hareket eden radyo dalgaları sayesinde Dünya'dan takip edilmeye devam edilebiliyor. Uydu Dünya'dan gönderilen sinyale derhal cevap veriyor, cevabın görev kontrole ulaşma süresi hesaplanarak uydunun tam konumu bulunuyor. Tüm bu sinyaller NASA'nın Derin Uzay Ağı üzerinden yönetiliyor. Bir dizi radyo antenini kapsayan bu ağ sayesinde yoğun uydu trafiğinin üstesinden geliniyor.
Uyduların kendi rotalarını çizmelerine izin verecek kadar stabil ve kesin bir saat bu cihazların uzayda otonom bir şekilde hareket etmelerine izin verebilecek. NASA tarafından yapılan açıklamaya göre uydulara yerleştirilecek atom saati, Dünya'dan sinyal almayı beklemeden kendi navigasyon kararlarını vermelerini sağlayacak.
İnsanların Mars'a Yerleşmesini Sağlayacak
Uzay araçlarındaki bu otonomluk, insanların Mars'a yerleşmesinin önemli bir parçası olacak. Bir insan tarafından yönetilen uzay aracı, daha az belirsiz olan bir rotayı seçerek seçilen iniş alana güvenle ulaşabilecek.
Kuvars kristalleri, içlerinden bir elektrik akımı geçtiğinde düzenli bir frekansta salınım yapar. Bu yüzden atom saatinin içerisinde kullanılırlar. Konu işe gitmek için alarm kurmak veya bir trene binmek olduğunda yeterince kesinlerdir, ancak derin uzayda gezinmek için değil. Her altı haftada tam bir milisaniye saparlar ve bu da bir uzay sondası için felaket olabilir.
Atom Saati Saniyenin Milyarda Biri Hassasiyet Sunuyor
Kozmosun içinde hareket etmek için gereken saniyenin milyarda biri hassasiyeti elde etmek için, kuvars kristalindeki atomların salınımları ile çalışan atom saatlerini kullanmak gerekiyor. Bu atomların etrafındaki elektronlar farklı enerji seviyelerinde veya yörüngelerinde bulunur ve bir sonraki enerji seviyesine geçmek için belirli bir elektrik akımına ihtiyaç duyarlar.
Elektronların yörüngeleri arasındaki enerji farkı değişmez ve kesindir. Atom saatlerin mekanik saatlerin ötesinde bir performans göstermesinin nedeni de budur.
Atom Saati Nasıl Çalışıyor?
Atom saatteki kuvars osilatörünün frekansı, elektronları yeni bir enerji seviyesine ulaştırmak için gereken enerji miktarına uyacak şekilde ince ayarlanmıştır. Kuvars doğru frekansta titreştiğinde, elektronlar bir sonraki enerji seviyesine atlar. Aksi halde saat, frekansın kapalı olduğunu bilir ve kendini düzeltir. Bu durum birkaç saniyede bir meydana gelir.
Şu anda dünyadaki atom saatlerinin çoğu bir buzdolabı büyüklüğünde. NASA mühendislerinin yaklaşık 20 yıldır uğraştığı Derin Uzay Atom Saati ise farklı. Bir ekmek kızartma makinesi boyutunda olduğu söylenebilir. Cihaz kuvars osilatörünü doğru konumda tutmak için yüklü cıva iyonlarını kullanıyor ve dört günde sadece bir nanosaniye sapıyor. Saat 10 milyon yılda yalnızca 1 saniye kapalı kalmış olacak. Bu da GPS uydu navigasyonunda kullanılan hassas saatlerden yaklaşık 50 kat daha yüksek hassasiyet demek.
Saat şu anda düşük Dünya yörüngesinde dönüyor ve dört ila yedi hafta içinde çalışmaya başlayacak. Üç ila dört hafta süren operasyonlardan sonra, araştırmacılar ön performansını analiz edecek ve gezegen etrafındaki bir yıllık dönüşünü izleyecekler.
2030'da Uzay Gemilerinde Kullanılacak
NASA'nın açıklamasına göre, saat yeterince kararlı bulunursa 2030'lı yıllarda uzay gemilerinde görünmeye başlayabilir. Atom saatleri veya benzeri bir teknoloji gelecekteki uzay misyonlarında kritik öneme sahip olacak.
Bilim adamlarına göre saat diğer gezegenlere ulaşmamızda bizlere yardımcı olacak. Yani bir tür uzay navigasyon cihazı olacak.
SpaceX'in Falcon Heavy roketi ile taşınan diğer kargolar arasında yüksek performanslı ve toksik olmayan Yeşil Tahrikli İnfüzyon Misyonu ve Dünya'nın atmosferindeki elektrik yüklü tabakalardaki kabarcıkları araştıracak olan Gelişmiş Tandem Beacon Deneyi bulunuyor. Bu kabarcıklar bazen GPS sinyallerini engelleyebiliyor.
