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Charla «Cómo un reloj atómico en miniatura podría revolucionar la exploración espacial» de TEDxUCLA en español.
Pregúntale a cualquier operador de navegación del espacio profundo, como por ejemplo Jill Seubert, qué es lo que hace que una sonda espacial sea difícil de manejar, y te responderá que es principalmente la sincronización; una fracción de segundo puede decidir el éxito o el fracaso de una misión. Por tanto, ¿qué se puede hacer si una sonda espacial no es precisa con el tiempo? Instalar un reloj en ella. Un reloj atómico, para ser exactos. Deja que Seubert te sumerja en un futuro revolucionario con el potencial para guiarte mediante un GPS estelar, independientemente de tu ubicación en el universo.
- Autor/a de la charla: Jill Seubert
- Fecha de grabación: 2019-05-18
- Fecha de publicación: 2020-03-05
- Duración de «Cómo un reloj atómico en miniatura podría revolucionar la exploración espacial»: 680 segundos
Traducción de «Cómo un reloj atómico en miniatura podría revolucionar la exploración espacial» en español.
Hace seis meses, mientras contenía el aliento, vi cómo la sonda InSight de la NASA descendía hasta la superficie de Marte.
200 metros, 80 metros, 60, 40, 20, 17 metros.
Al recibir la confirmación del éxito del aterrizaje, tuve uno de los momentos de mayor euforia de mi vida.
Y todo eso ha sido posible gracias a dos pequeños cubos que viajaron a Marte junto con el InSight.
Esos cubos permitieron que el InSight retransmitiera en directo su telemetría a la Tierra, haciendo posible ver casi en tiempo real el momento en el que la sonda InSight inició el descenso hacia el planeta rojo, atravesando la atmósfera de Marte a una velocidad máxima de unos 20 000 km/h.
Recuerden que este evento fue retransmitido desde una distancia de más de 145 millones de km.
Fue retransmitido desde Marte.
Mientras tanto, hablemos de las dos sondas Voyager, esas dos exploradoras intrépidas hasta extremos casi increíbles.
Fueron lanzadas el mismo año en el que todos los presentes conocieron a Han Solo por primera vez.
Y todavía nos están enviando datos desde el espacio interestelar tras más de 40 años.
Estamos enviando nuevas sondas a zonas del espacio profundo nunca alcanzadas.
Pero todas y cada una de esas sondas dependen de que su navegación se realice desde aquí, desde la Tierra, transmitiéndoles dónde están, y mucho más importante, a dónde se dirigen.
Y realizamos esas tareas de navegación desde la Tierra por un solo motivo: las sondas son muy malas para dar la hora.
Pero si pudiéramos cambiar esto, podríamos revolucionar la manera de explorar el espacio profundo.
Soy operadora de navegación del espacio profundo, y sé que muchos se preguntarán: «¿Qué trabajo es ese?».
Bueno, es un trabajo muy particular y también muy divertido.
Controlo sondas espaciales desde que se separan de su vehículo de lanzamiento hasta que llegan a su destino en el espacio.
Y esos destinos, como por ejemplo Marte o Júpiter, están realmente lejos.
Para que puedan entenderlo mejor: es como si yo disparara una flecha desde Los Ángeles y, con esa flecha, acertase en una diana del tamaño de una moneda, y esa moneda se encontrara en Times Square, Nueva York.
Tengo la posibilidad de ajustar el rumbo de mi sonda varias veces a lo largo de su trayectoria, pero para hacerlo, necesito saber dónde está.
Y rastrear una sonda mientras viaja por el espacio profundo presenta, básicamente, un problema relacionado con medir el tiempo.
Ya ven, no se trata solo de sacar mi regla y medir lo lejos que está mi sonda.
Pero lo que sí puedo medir es el tiempo que tarda una señal en llegar allí y volver.
Y el concepto es exactamente el mismo que con el eco.
Si me pongo frente a una montaña y grito, tardaré más en escuchar mi eco cuanto más lejos esté la montaña.
Por eso medimos el tiempo de la señal de forma muy, muy precisa; si te equivocas tan solo en una fracción de segundo, esto podría ser la diferencia entre una sonda aterrizando de forma segura en la superficie de otro planeta o una sonda creando otro cráter en dicha superficie.
Una fracción de segundo podría marcar la diferencia entre el éxito o el fracaso de una misión.
Por eso, medimos el tiempo de la señal desde la Tierra con gran precisión, con errores menores a una mil millonésima de segundo.
Pero aun así, tenemos que medirlo en la Tierra.
Así funciona este gran desequilibrio de escala al explorar el espacio profundo.
A lo largo de la historia, hemos enviado cosas muy pequeñas a sitios muy lejanos, todo gracias a aparatos muy grandes ubicados aquí, en nuestro planeta.
Este sería, por ejemplo, el tamaño de una antena parabólica usada para «hablar» con las sondas que están en el espacio profundo.
Y los relojes atómicos que empleamos para navegar son también de gran tamaño.
Estos relojes y todo su hardware de apoyo pueden llegar a ocupar el tamaño de una nevera.
Sin embargo, para poder enviar esos aparatos al espacio profundo, esa nevera debe ser más pequeña, debe tener el tamaño de algo que quepa en una de sus estanterías.
¿Y por qué es tan importante todo esto? Volvamos a una de nuestras viajeras intrépidas, la Voyager 1.
La Voyager 1 está, ahora mismo, a algo más de 21 mil millones de km de distancia.
Como ya saben, nos ha llevado más de 40 años llegar hasta allí, y una señal tarda más de 40 horas, viajando a la velocidad de la luz, en llegar allí y volver.
Y otro detalle sobre estas sondas: se mueven muy rápido.
La Voyager 1 no se detiene y espera a que enviemos órdenes desde la Tierra.
La Voyager 1 sigue moviéndose.
En esas 40 horas necesarias para oír el eco de la señal aquí, en la Tierra, la Voyager 1 se ha movido aproximadamente unos 24 millones km.
Eso supone adentrarse 24 millones de km más en territorios desconocidos.
Por eso, sería fantástico poder medir el tiempo de la señal directamente en la sonda.
Pero miniaturizar la tecnología de los relojes atómicos es…
bueno, es complejo.
No es solo la tecnología del reloj y todo su hardware de apoyo lo que debe hacerse más pequeño, sino que además debe funcionar.
El espacio es un ambiente extremadamente adverso, y si una pieza de un equipo se daña, no podemos simplemente enviar a un técnico para sustituirla y continuar nuestro viaje.
Los trayectos de estas sondas pueden durar meses, años, incluso décadas.
Diseñar y construir un objeto de precisión capaz de soportar esas condiciones es más propio del arte que de la ciencia o la ingeniería.
Pero tengo buenas noticias: hemos hecho algunos avances increíbles y estamos a punto de dar nuestros primeros pasos hacia una nueva era de relojes espaciales atómicos.
Pronto podremos enviar un reloj atómico basado en iones que podrá adaptarse al espacio.
Y este reloj tiene el potencial de cambiar toda nuestra forma de navegar.
Este reloj es tan estable y mide el tiempo de forma tan precisa que, si lo tuviera aquí, lo encendiera y abandonara la sala, tendría que volver dentro de nueve millones de años para que la medida de ese reloj tuviera un error de un segundo.
¿Y qué podemos hacer con relojes así? Pues en lugar de controlar la navegación de las sondas desde la Tierra, ¿no sería mejor dejar que las sondas navegaran por sí solas? La navegación autónoma integrada (o sea, sondas que se mueven solas) es una de las tecnologías más importantes que se necesitan para sobrevivir en el espacio profundo.
Cuando es necesario enviar tripulantes humanos a Marte o más lejos, necesitamos controlar esas naves en tiempo real, y no esperar a que lleguen los comandos desde la Tierra.
Recuerden que un fallo de tan solo una fracción de segundo podría marcar la diferencia entre el éxito o el fracaso de una misión, algo bastante malo para una misión con robots, pero con grandes consecuencias si la tripulación fuera humana.
Pero imaginemos que nuestros astronautas llegan a la superficie de nuestro destino.
Una vez estén allí, imagino que querrán conocer su entorno.
Pues bien, con la tecnología para relojes, podríamos construir sistemas de navegación similares a los GPS que pudieran usarse en otros planetas y lunas.
Imaginen poder usar un GPS en la Luna o en Marte.
¿Pueden imaginarse a una astronauta de pie sobre la superficie de Marte, con el Monte Olimpo a sus espaldas y mirando su «Google Maps: Mars Edition» para ubicarse y poder encontrar un camino hacia donde necesitar ir? Déjenme soñar durante un instante y hablemos de un futuro muy, muy lejano, en el que podremos enviar humanos a lugares mucho más allá de Marte, a lugares donde esperar las órdenes de navegación desde la Tierra no es, simplemente, realista.
En este contexto, imaginen poder tener una constelación, una red de satélites de comunicación distribuidos por todo el espacio profundo y transmitiendo señales de navegación, con sondas que podrían captar esas señales y viajar de un destino a otro y a otro sin necesidad de conectarse con la Tierra por ningún motivo.
La habilidad de medir el tiempo de forma precisa en el espacio profundo puede, sin duda, cambiar nuestra manera de navegar.
Pero también tiene el potencial para crear ciencia realmente interesante.
Por ejemplo, la misma señal que usaríamos para navegar también puede decirnos cosas acerca de su procedencia y del recorrido que ha seguido al pasar de una antena a otra antena.
Y ese viaje nos proporcionaría datos, datos para construir mejores modelos, mejores modelos acerca de la atmósfera de los planetas de nuestro sistema solar.
Podríamos detectar océanos subterráneos o lunas heladas distantes, puede que incluso fisuras en el espacio asociadas a gravedad relativista.
La navegación autónoma integrada nos permitirá crear más sondas, más sensores para explorar el universo, y también permitirá que operadores de navegación, como yo, puedan dedicarse a encontrar respuestas a otras preguntas.
Aún tenemos muchas preguntas que resolver.
Sabemos muy poco acerca del universo que nos rodea.
En los últimos años, hemos descubierto alrededor de 3000 sistemas planetarios fuera de nuestro propio sistema solar, y esos sistemas son el hogar de casi 4000 exoplanetas.
Para que puedan entender estos números: cuando de pequeña me enseñaron cosas sobre planetas por primera vez, solo había nueve (ocho, si no contabas a Plutón).
Pero ahora hay 4000.
Se estima que la materia oscura ocupa alrededor del 96 % de nuestro universo, y ni siquiera sabemos lo que es.
Toda la ciencia descubierta en nuestras misiones en el espacio profundo es solo una pequeña gota de sabiduría en un gran mar de preguntas.
Y si queremos aprender más, descubrir más, comprender más, entonces necesitamos explorar más.
La habilidad para medir el tiempo de forma precisa en el espacio profundo revolucionará la manera que tenemos de explorar este universo, y puede que sea una de las llaves para desvelar algunos de los secretos que nos esconde.
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/jill_seubert_how_a_miniaturized_atomic_clock_could_revolutionize_space_exploration/