La ESA determina un nuevo ‘espacio-tiempo’


Desde noviembre de 2021, los satélites y las estaciones terrestres de la ESA han estado funcionando en un «tiempo ESOC» recientemente definido e increíblemente preciso. Medido por dos relojes atómicos en el sótano del centro de control de la misión ESOC en Alemania, esta nueva determinación del tiempo traerá beneficios operativos de gran alcance para todas las misiones de la ESA, haciendo posibles nuevas hazañas en el espacio y añadiendo a nuestra definición global de «ahora».

Los relojes atómicos en el control de la misión de la ESA determinan un nuevo ‘tiempo espacial’. Crédito: Agencia Espacial Europea

«¿Que hora es?» Usted pregunta, simplemente lo suficiente.

«¿Correcto a cuántos lugares decimales?» Respuestas del control de misión de la ESA. «Nuestros relojes atómicos ahora tienen una precisión de 5 nanosegundos, con respecto al Tiempo Universal Coordinado (UTC)».

Te alejas, tal vez un poco irritado. ¿Por qué demonios alguien necesitaría saber el tiempo con una precisión de unas pocas milmillonésimas de segundo? Bueno, si alguna vez viajó en automóvil, usó la banca en línea, un teléfono móvil o miró televisión, es probable que haya cosechado las recompensas del cronometraje atómico.

Literalmente no hay tiempo como el presente

Como descubrió Einstein, el tiempo es relativo; la hora en un reloj depende de qué tan rápido se mueve o qué tan lejos está de un cuerpo masivo, como su altitud sobre la superficie de la Tierra. Como tal, los relojes en la cima de una montaña leen de manera ligeramente diferente a los del fondo del océano, y notablemente un gemelo que viaja a través de las eras espaciales a un ritmo diferente al de su hermano inicialmente idéntico en la Tierra.

Debido a esto, de hecho es imposible saber la hora exacta ‘ahora mismo’ en cualquier otro lugar que no sea su ubicación precisa. Comparar relojes en dos ubicaciones diferentes lleva tiempo: imagina preguntarle a un marciano la hora en el Planeta Rojo: tu mensaje tardará unos 14 minutos en llegar y lo mismo volverá a obtener su respuesta. En el momento en que recibe su mensaje, está desactualizado.

El tiempo universal coordinado (UTC) se adoptó en 1967 y utiliza relojes atómicos de todo el mundo y mediciones de la rotación de la Tierra. Se ajusta cada cierto tiempo por segundos bisiestos para dar cuenta de la diferencia entre la definición del segundo y la rotación de la Tierra, manteniendo el UTC en conjunción con la posición aparente del Sol y las estrellas. Crédito: TimeZonesBoy, dominio público, a través de Wikimedia Commons

Es posible que esto no haya importado hace siglos, pero nuestro mundo moderno se basa en una concepción compartida del momento presente. Ingrese, «tiempo de papel».

Tiempo de papel

Antes de los trenes, diferentes regiones locales definían su propio tiempo independiente definido por el movimiento del Sol.

A medida que las personas comenzaron a ir a toda velocidad de un lugar a otro, se necesitaba un tiempo coordinado para que los conductores de trenes no tuvieran que actualizar continuamente sus relojes cuando pasaban de una región a otra, y los pasajeros sabían la hora cuando llegaban a su destino. Esto condujo a la creación de la «hora media de Greenwich» en 1884, la hora solar media contada desde la medianoche por el Observatorio Real de Greenwich.

A mediados del siglo XX, los relojes atómicos revelaron que el derretimiento de las capas de hielo, los terremotos y los movimientos naturales en la corteza terrestre, los océanos y la atmósfera crean variaciones diarias en el tiempo que tarda la Tierra en girar sobre su eje. En 1967, se adoptó el Tiempo Universal Coordinado (UTC), incorporando mediciones de la rotación de la Tierra con lecturas promediadas de alrededor de 400 relojes atómicos locales extremadamente precisos en todo el mundo.

«Alrededor de 90 ‘laboratorios de tiempo’ en todo el mundo generan realizaciones locales de UTC, que se monitorean continuamente», explica Erik Schoenemann, ingeniero de navegación en ESOC y gerente de proyecto responsable.

«Mensualmente, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en las afueras de París, procesa los resultados emitidos por todos esos laboratorios para calcular retrospectivamente un promedio ponderado dirigido a la definición del segundo SI y ajustado de vez en cuando con la adición de ‘ segundos bisiestos’ para corregir la rotación de la Tierra, UTC. Este tiempo combinado se define como un reloj de papel, ya que solo existe en teoría, y solo se puede descubrir después del hecho, con un retraso de unas seis semanas».

ESOC en punto

Desde 2012, el centro técnico ESTEC de la ESA en los Países Bajos ha contribuido a UTC con sus relojes atómicos ubicados en Noordwijk, Países Bajos. Ahora, el centro de control de la misión ESOC de la Agencia está agregando oficialmente sus mediciones a la mezcla, y las mediciones combinadas de los dos sitios se denominan «UTC (ESA)».

«El tiempo proporcionado anteriormente por ESTEC estaba en condiciones de laboratorio y no era utilizado por nuestras estaciones terrestres o misiones. La principal diferencia ahora es que generamos un ‘tiempo operativo’, listo para usar de inmediato para todas las misiones, sin interrupción», explica Werner Enderle. , Jefe de la Oficina de Apoyo a la Navegación de la ESA en ESOC.

«La hora de ESOC tendrá una influencia significativa en nuestras capacidades. Proporcionar un enlace directo a UTC para todas nuestras misiones permitirá nuevas características y desarrollos significativos que antes no eran posibles», agrega Sinda Mejri, experta en frecuencia y sincronización en ESOC.

«Esto realmente marcará una gran diferencia, y todo se debe al brillante trabajo y la colaboración entre los equipos de ESOC, ESTEC y nuestras estaciones terrestres».

El tiempo es la esencia

El tiempo en sí mismo se considera parte de la infraestructura crítica en muchos países, o al menos tener acceso a un tiempo de referencia preciso.

Este tiempo universal se utiliza para el pronóstico del tiempo, por pilotos que vuelan a través de diferentes zonas horarias, operadores de naves espaciales que realizan misiones en el espacio, así como gran parte de la infraestructura vital que sustenta nuestras economías y sociedades, desde la bolsa de valores hasta Internet.

Las misiones de la ESA también se beneficiarán, desde la flota de satélites de observación de la Tierra de la Agencia hasta observatorios en órbita como Gaia, misiones de espacio profundo como Solar Orbiter y, en particular, futuras misiones a la luna.

De hecho, las operaciones lunares dependerán del tiempo GNSS interoperable: acceso lunar preciso a un «ahora» acordado, lo que permite operaciones multimisión y multiusuario en y alrededor de la luna. El Comité Internacional de Sistemas Globales de Navegación por Satélite encargó recientemente a la ESA que proponga conceptos potenciales para un tiempo GNSS interoperable de este tipo, que también podría usarse para misiones lunares. La reciente determinación de UTC en ESOC es un paso fundamental hacia la meta.

La ‘hora de la ESA’ no solo ayuda a mejorar la precisión del UTC en todo el mundo, sino que significa que todas las misiones de la Agencia, ahora y en el futuro, en casa y fuera, se beneficiarán de una respuesta inmediata y precisa a la pregunta aparentemente simple, «¿a qué hora ¿Lo es?»

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