DI Bumi, keterlambatan beberapa detik pada jam tangan mungkin tidak menjadi masalah. Tetapi, untuk pesawat ruang angkasa, akurasi hingga sepersejuta detik atau lebih baik sangat penting.
Navigasi GPS, contohnya, memerlukan sinyal waktu yang akurat dari satelit untuk menentukan posisi. Tiga tim di Pusat Penerbangan Luar Bilangansa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, sedang berusaha meningkatkan ketepatan waktu untuk eksplorasi ruang angkasa ke tingkat yang lebih tinggi. Masing-masing tim memiliki tugasnya tersendiri, di antaranya:
- Satu tim mengembangkan teknik sinkronisasi jam kuantum yang sangat tepat untuk membantu komunikasi dan navigasi pesawat ruang angkasa yang penting.
- Tim Goddard lainnya tengah berupaya menerapkan teknik sinkronisasi jam di platform berbasis ruang angkasa untuk memungkinkan teleskop berfungsi sebagai satu observatorium besar.
- Tim ketiga sedang mengembangkan jam atom untuk pesawat ruang angkasa berdasarkan strontium, unsur kimia metalik, untuk memungkinkan pengamatan ilmiah yang tidak mungkin dilakukan dengan teknologi saat ini.
Kebutuhan akan pencatatan waktu yang semakin akurat adalah alasan mengapa tim di NASA Goddard ini, yang didukung oleh program Penelitian dan Pengembangan Internal pusat , mengasah presisi dan sinkronisasi jam dengan teknologi inovatif seperti komunikasi kuantum dan optik.
Baca juga : SpaceX Crew-9 Lakukan Penelitian Laboratorium di Luar Bilangansa
Sesuaiisasi di Seluruh Tata Surya
Alejandro Rodriguez Perez, peneliti NASA Goddard mengatakan, “Masyarakat membutuhkan sinkronisasi jam untuk banyak fungsi penting seperti manajemen jaringan listrik, pembukaan pasar saham, transaksi keuangan, dan banyak lagi,”.
“NASA menggunakan sinkronisasi jam untuk menentukan posisi pesawat antariksa dan mengatur parameter navigasi.”
Apabila Anda menyelaraskan dua jam dan menyinkronkannya, Anda mungkin berharap bahwa keduanya akan berdetak pada kecepatan yang sama selamanya. Faktanya, semakin banyak waktu berlalu, semakin tidak sinkron jam-jam tersebut, terutama jika jam-jam tersebut berada di pesawat ruang angkasa yang melaju dengan kecepatan puluhan ribu mil per jam.
Baca juga : SpaceX Luncurkan Misi Polaris Dawn ke Sabuk Radiasi Bumi
Dengan begitu, Perez berupaya mengembangkan cara baru untuk menyinkronkan jam-jam tersebut secara tepat dan menjaganya tetap sinkron menggunakan teknologi kuantum.
Dalam fisika kuantum, dua partikel terjerat saat mereka berperilaku seperti satu objek dan menempati dua keadaan sekaligus. Kepada jam, penerapan protokol kuantum pada foton yang terjerat dapat memungkinkan cara yang tepat dan aman untuk menyinkronkan jam lintas jarak jauh.
Inti dari protokol sinkronisasi disebut konversi turun parametrik spontan, yaitu saat satu foton terpecah dan dua foton baru terbentuk. Dua detektor masing-masing akan menganalisis kapan foton baru muncul, dan perangkat akan menerapkan fungsi matematika untuk menentukan pergeseran waktu antara dua foton, sehingga menyinkronkan jam.
Baca juga : Pulang Tanpa Awak: Kapsul Starliner Boeing Akan Mendarat di Bumi Pada 6 September
Sementara sinkronisasi jam saat ini dilakukan menggunakan GPS, protokol ini dapat memungkinkan sinkronisasi jam secara tepat di tempat-tempat yang akses GPSnya terbatas , seperti Bulan atau luar angkasa.
Sesuaiisasi Jam, Menghubungkan Teleskop untuk Menonton Lebih Banyak dari Sebelumnya
Dalam dunia astronomi, aturan umum yang berlaku adalah semakin besar teleskop, semakin bagus citranya.
Baca juga : Apa yang Dilakukan Astronot NASA Suni Williams dan Butch Wilmore Tiba 2025
“Apabila kita secara hipotetis dapat memiliki teleskop sebesar Bumi, kita akan memiliki gambar luar angkasa beresolusi sangat tinggi, tetapi itu jelas tidak praktis,” kata Guan Yang, seorang fisikawan optik di NASA Goddard.
“Tetapi, yang dapat kita lakukan adalah memiliki beberapa teleskop di berbagai lokasi dan meminta masing-masing teleskop merekam sinyal dengan presisi waktu yang tinggi. Kemudian kita dapat menggabungkan pengamatan mereka dan menghasilkan gambar beresolusi sangat tinggi,” tambahnya.
Gagasan untuk menghubungkan pengamatan jaringan teleskop yang lebih kecil untuk memengaruhi kekuatan teleskop yang lebih besar disebut interferometri garis dasar sangat panjang, atau VLBI.
Agar VLBI dapat menghasilkan keseluruhan yang lebih besar daripada jumlah bagian-bagiannya, teleskop memerlukan jam dengan presisi tinggi. Teleskop merekam data beserta stempel waktu saat data direkam.
Komputer berkekuatan tinggi menyatukan semua data menjadi satu pengamatan lengkap dengan detail yang lebih besar daripada yang dapat dicapai oleh salah satu teleskop sendiri. Teknik inilah yang memungkinkan jaringan observatorium Event Horizon Telescope menghasilkan gambar pertama lubang hitam di pusat galaksi kita.
Tim Yang sedang mengembangkan teknologi jam yang dapat berguna untuk misi yang berupaya membawa teknik tersebut dari Bumi ke luar angkasa yang dapat membuka lebih banyak penemuan lagi.
Jam Atom Optik yang Dibuat untuk Perjalanan Luar Bilangansa
Sistem navigasi pesawat antariksa saat ini mengandalkan jam atom di dalam pesawat untuk memperoleh waktu yang seakurat mungkin. Holly Leopardi, seorang fisikawan di NASA Goddard, tengah meneliti jam atom optik, jenis jam atom yang lebih tepat.
Sementara jam atom optik sudah ada di laboratorium, Leopardi dan timnya berupaya mengembangkan versi yang siap untuk pesawat ruang angkasa yang akan memberikan presisi lebih tinggi.
Tim tersebut bekerja pada OASIC, yang merupakan singkatan dari Optical Atomic Strontium Ion Clock. Sementara wahana antariksa saat ini menggunakan frekuensi gelombang mikro, OASIC menggunakan frekuensi optik.
“Frekuensi optik berosilasi jauh lebih cepat daripada frekuensi gelombang mikro, sehingga kita dapat memperoleh resolusi hitungan yang jauh lebih baik dan pencatatan waktu yang lebih tepat,” kata Leopardi.
Teknologi OASIC sekitar 100 kali lebih presisi daripada teknologi terkini pada jam atom pesawat ruang angkasa. Dirikurasi yang ditingkatkan dapat memungkinkan jenis sains baru yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan.
“Demi Anda menggunakan jam dengan presisi sangat tinggi ini, Anda dapat mulai mengamati perubahan fisika mendasar yang terjadi di luar angkasa. San itu dapat membantu kita lebih memahami mekanisme alam semesta kita,” kata Leopardi.
Teknologi penunjuk waktu yang ditemukan oleh tim ini dapat memungkinkan penemuan baru dalam tata surya kita dan seterusnya. (NASA/Z-3)
