Et netværk af Jordens bedste ure synkroniseres med det mest nøjagtige, der nogensinde er sendt ud i rummet. Men enheden har en kort holdbarhed: den vil brænde op i atmosfæren i slutningen af tiåret som ISS -deorbits
Canadarm2, robotarmen på ISS bygget af det canadiske rumfartsagentur
Det mest nøjagtige ur i rummet lanceres inden for få dage og begynder at opbygge et meget synkroniseret netværk ud af de bedste ure på Jorden. Men projektet, årtier som forberedelse, vil kun operere i et par år, før det brænder op, da International Space Station Deorbits i slutningen af tiåret.
Atomurensemblet i rummet (ACES) er en europæisk rumfartsagentur (ESA) -mission, der vil generere et tidssignal med hidtil uset nøjagtighed og derefter overføre det via laser til ni jordstationer, når det passerer overhead med 27.000 kilometer i timen. Dette netværk af ure vil være i ekstremt tæt synkronisering og give meget nøjagtig tidtager rundt om i verden.
Resultatet er, at ACE’er vil være i stand til at teste Einsteins teori om generel relativitet, der siger, at tidens gåing er påvirket af tyngdekraften med stor nøjagtighed. Det vil også hjælpe med forskning på alt fra mørk stof til strengteori.
ACES er planlagt til lancering den 21. april ombord på en SpaceX Falcon 9 -raket fra Kennedy Space Center, Florida. En gang på ISS, vil det canadiske rumfartsagenturs robotarm – Canadarm2 – fastgøre den til det ydre af ESAs Columbus Laboratory, hvor det vil forblive i rumvakuumet.
Pakken omfatter faktisk to ure: den ene kaldet SHM har evnen til at forblive stabil i korte perioder, hvilket giver den mulighed for at hjælpe med at kalibrere den anden, kaldet Pharao. Sammen vil disse ure være så nøjagtige, at de ville miste mindre end et sekund over 300 millioner år – 10 gange mere nøjagtige end urene ombord på GPS -satellitter.
Farao er grundlæggende modelleret på et atomur i Paris, der optager et helt rum. Miniaturisering af denne teknologi til noget, der tager mindre end en kubikmeter, og kan også overleve rigoriteten i en raketlancering og liv i rummet, var ingen middelværdi.
For at generere et nøjagtigt ursignal spytter Farao en springvand med cæsiumatomer afkølet til næsten absolut nul og observerer deres interaktion med mikrobølgefelter. På jorden kræver dette en enhed op til 3 meter høj, men i mikrogravitet kan disse atomer sprayes i en langsommere bevægende og mindre springvand, så det kan være meget mindre.
Simon Weinberg ved ESA siger, at enheden er så følsom, at det at sætte en teskefuld i nærheden af den kunne skabe et elektromagnetisk felt, der er stærkt nok til at ødelægge uret. ”Bare for at sætte det i sammenhæng er det bedre end tusind millioner millioner millioner, som vi prøver at måle her,” siger Weinberg. ”Så det er et helvede af et udfordrende job.”
Konceptet for ACE’er stammer tilbage til 1990’erne og var oprindeligt planlagt til lancering på rumfærgen, der trak sig tilbage i 2011. Når det først kommer til rummet, kommer det første signal ikke til et jordbundet ur i halvandet år – det vil tage omkring seks måneder at bestille enheden, og derefter er det nødvendigt med et års måling for at isolere støj og fjerne det fra urets signal.
Derefter fungerer ACES indtil 2030, hvorefter ISS bevidst vil blive styrtet ned i Jordens atmosfære og brændt op. På det tidspunkt er det sandsynligvis, at nye super-accurate timepieces kendt som optiske ure har gjort atomur alle undtagen forældede på Jorden, selvom de muligvis ikke er små eller robuste nok til brug i rummet på det tidspunkt.
Weinberg siger, at ESA på et tidspunkt ser ud til at lancere en ny generation af esser for at erstatte det, der går tabt på ISS, uanset hvad den mest passende teknologi er på det tidspunkt. ”Vi ville være langt væk fra at gøre det, og vi bliver nødt til at samle støtten og finansieringen og så videre for at sikre, at det skete.”