NASA, yarın (24 Haziran) Falcon Heavy Roketi ile yeni atomik saatini yörüngeye gönderecek. Bu yeni teknolojiyle birlikte insanlığın uzay keşfi dönüşüme uğrayacak. NASA’nın Jet İtme Laboratuvarı (Jet Propulsion Laboratory) tarafından geliştirilen Derin Uzay Atomik Saati (Deep Space Atomic Clock), dünyada ve GPS hizmeti sağlayan uzaydaki uydularda bulunuyor.
NASA, yaptığı açıklamada yeni atomik saatin, uzay araçlarının uzak objelere olan seyrinin daha otonom hale getireceğini söyledi. Bilim insanları, yeni Derin Uzay Atomik Saat’in, uzay araçlarının dünyayla çok fazla bağlantıya geçmeden seyahat edebilmesini sağlayacağını umut ediyor.
Bu saatin nasıl çalıştığı konusuna gelecek olursak. Gökbilimciler, hali hazırda saatleri uzay seyirlerinde kullanıyor. Dünyadan uzay aracına sinyal gönderiliyor, sonra bu sinyal uzay aracından Dünya’ya tekrar gönderiliyor ve böylelikle uzay aracının Dünya’ya olan arası ölçülüyor. Ayrıyeten bilim insanları, ışık suratında ilerleyen bu sinyalleri farklı vakitlerde göndererek uzay aracının yörüngesini yani nerede olduğunu ve nereye gittiğini hesaplayabiliyor.
NASA’ya nazaran, uzay aracının pozisyonunu çok düşük yanılgı hissesiyle öğrenmek için saniyenin milyarda birini ölçebilen kesin saatlere gereksinim duyuluyor. Ayrıyeten saatlerin epey stabil de olması gerekiyor.
1970'lerde kullanılan bir uydu saati.
NASA, yaptığı açıklamada, çağdaş saatlerde kullanılan kuvars kristalli osilatörün uzay da çok fazla stabil kalamayacağını, altı hafta sonra milisaniyeler oynayabileceğini söyledi. Bu milisaniyelik oynama az üzere görünse de ışık suratında hareket eden sinyallerde 300 km’lik bir aralığa denk gelir ki bu da epey süratli hareket eden uzay araçlarının yerini tespitine hayli büyük hasarlar verebilir.
Bu durumu önlemek ve daha uygun bir stabilizasyon yaratmak için atomik saatlerde, kuvars kristalli osilatör ile aşikâr tiplerdeki atomlar birleştiriliyor. NASA’nın Derin Uzay Atomik Saati cıva atomlarını kullanacak ve dört gün sonra bir nanosaniyeden daha az, 10 yıl sonra ise bir mikrosaniyeden daha az bir kusur hissesi olacak. NASA’dan yapılan açıklamaya nazaran, saatin tam bir saniye kayma yaşaması için 10 milyon yıl geçmesi gerekecek.
Atomik saatlerin avantajı, elektronlarla çevrili proton ve nötron çekirdeklerinden oluşan atomun yapısından geliyor. Her elementin atomunun farklı bir yapısı, çekirdeğindeki protonun farklı bir numarası oluyor. Her atom tipindeki elektron numarası farklılık gösterebiliyor, elektronlar farlı güç düzeylerini tutuyorlar ve hakikat ölçüdeki bir güç sarsıntısı, elektronun çekirdek etrafında yüksek güç düzeylerine sıçramasına sebep olabilir.
Bir elektronun bu sıçramayı yapabilmesi için gereken güç her element için eşsiz ve elementlerin tüm atomları için dengeli. JPL’de atomik saat fizikçisi olan Eric Burt, “Bu yörüngeler ortasındaki güç farklılığı gerçeği epey kesin ve sabit paha, atomik saatler için hayli kilit bir noktada. Atomik saatlerin, mekanik saatlerin ötesinde bir performansa ulaşabilmesinin sebebi bu.” sözlerini kullandı.
Ancak Derin Uzay Atomik Saati’ni özel yapan tek şey de bunlar değil. Bu saat, yalnızca cıva atomlarını değil ayrıyeten yüklü cıva iyonlarını da kullanıyor. İyonların, elektrik yüklü atomlar olmaları sebebiyle elektromanyetik tuzaklar içerebiliyorlar. Bu da atomların, vakum hücresi duvarlarıyla etkileşimini önlüyor ki bu sıradan atomik saatlerde kullanılan nötr atomlarla ortak bir sorun. Vakum duvarlarıyla etkileşime geçtiklerinde, sıklık yanlışlarına sebep olabilecek çevresel sıkıntılar oluşabiliyor.
NASA’ya nazaran Derin Uzay Atomik Saati, bu şekil çevresel değişimlerin öznesi olmayacak GPS uydularında kullanılan saatlerden 50 kat daha stabil olacak.
