Tiede

Atomikello vietiin Maata kiertävälle radalle, Nasa ajastaa sillä avaruusalusten matkantekoa

Kello on 50 kertaa tarkempi kuin ne atomikellot, joita käytetään GPS-satelliiteissa.

Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan atomikello vietiin Maata kiertävälle radalle maanantaina. Atomikello kohosi avaruuteen avaruusyhtiö SpaceX:n kantoraketin ruumassa.

Kellon on kehittänyt Nasan Jet Propulsion Laboratory (JPL). Sen tarkkuus on paljon suurempi kuin niiden atomikellojen, joita on jo avaruudessa esimerkiksi gps-satelliiteissa, kertoo verkkosivu Space.com.

Jos ja kun kello alkaa laskea sekunteja, se helpottaa avaruusalusten navigointia avaruudessa, esimerkiksi luotainten matkaa Marsiin.

Matkasta tulee itsenäisempi, sanoo Nasa verkkosivuillaan. Syy on siinä, että avaruusalusten ei tarvitse enää matkoillaan viestiä niin paljon lennonjohdon ja maavalvonnan kanssa. Avaruusalusten navigointi nopeutuu ja tarkentuu.

Nasan mukaan uusi avaruuden atomikello on noin 50 kertaa vakaampi kuin gps-satelliiteissa käytettävät kellot. Kun kello käynnistyy ehkä jo alkuviikosta, voivat tutkijat alkaa testata kellon tarkkuutta. Nasan video kertoo, miten laite toimii.

Vielä toistaiseksi tähtitieteilijät lähettävät Maasta kellon signaalin avaruusalukselle, joka lähettää sen takaisin Maahan. Tähän kuluva aika kertoo tutkijoille, miten kaukana avaruusalus on Maasta.

Signaali kulkee valon nopeudella. Sen nopeus tiedetään hyvin tarkasti, joten etäisyyden voi sen avulla laskea helposti. Jos alukseen lähettää useita signaaleja, voi niiden avulla laskea aluksen liikeradan ja senkin, mihin suuntaan avaruusalus kiitää.

Jos haluaa kuitenkin tietää avaruusaluksen sijainnin hyvin tarkasti, tarvitsevat tähtitieteilijät hyvin tarkkoja kelloja. Ne mittaavat silloin sekunnin miljardisosia.

Tällaisten kellojen pitää myös olla erittäin vakaita. Se tarkoittaa, kuinka johdonmukaisesti kello mittaa aikayksiköitä. Atomikelloillakin on taipumus venyttää tai lyhentää sekuntia.

Jos alus lentää kaukana avaruudessa, tarvitaan mittaukseen yhä tarkempia kelloja. Kello ei saisi heittää kuin sekunnin miljardisosia päivien ja viikkojen aikana.

Rannekello ja satelliittien kello pysyvät ajassa kvartsikiteen taajuuden avulla. Kvartsikide värähtelee tarkassa taajuudessa, kun niihin kohdistaa jännitteen. Kvartsin värähtely on kuin heiluri perinteisessä kaappikellossa.

 

Kestää kymmenen miljoonaa vuotta, ennen kuin kello jätättää tai edistää sekunnin.

Avaruudessa kvartsikide ei ole kuitenkaan kovin vakaa. Jo kuuden viikon kuluttua ne saattavat jätättää millisekunnin. Valon nopeudella laskettuna se tarkoittaa 300 kilometrin matkaa. Näin isolla virheellä ei voida mitata nopeasti liikkuvan avaruusaluksen paikkaa, kertoo Nasa.


Avaruuden atomikellossa yhdistetään kvartsia ja kiteitä tietynlaisiin atomeihin. Näin vakaus paranee.

Nasan Deep Space Atomic Clock käyttää elohopean atomia. Kello jätättää sen avulla yhden sekunnin miljardisosan neljässä päivässä.

Siitä tulee sekunnin tuhannesosa kymmenessä vuodessa. Nasan mukaan kestää kymmenen miljoonaa vuotta, ennen kuin kello jätättää tai edistää sekunnin.

Atomikellot hyödyntävät atomien rakennetta. Atomi koostuu elektroneista, jotka ympäröivät protonien ja neutronien ydintä. Kunkin alkuaineen atomeilla on eri määrä protoneja ytimessä.

Elektroni voi siirtyä ylemmän energian tasolle ytimen ympärillä. Tämä hyppy on erilainen jokaisella alkuaineella.

”Siirtymiseen tarvittavan energian ero on niin tarkka ja vakaa, että se auttaa tarkentamaan atomikelloa”, sanoo Eric Burt. Hän on JPL:n atomikelloja tutkiva fyysikko.

Tällainen atomikello voi lisäksi korjata taajuuttaan. Deep Space Atomic Clockissa tämä korjaus lasketaan ja kohdistetaan värähtelevään kvartsikiteeseen muutaman sekunnin välein.

On vielä jotain, joka tekee avaruuden Deep Space Atomic Clockista erityisen. Tämä kello ei käytä vain elohopean atomia, se käyttää myös elohopean ioneja.

Koska ionit ovat atomeja, joilla on sähkövaraus, ne voidaan pitää sähkömagneettisessa tyhjiössä ”ansassa”. Se estää atomeja vuorovaikuttamasta tyhjiökammion seinämien kanssa.

Jos atomit vuorovaikuttavat tyhjiön seinien kanssa, voivat ympäristön muutokset, kuten lämpötilan muutos, aiheuttaa virheitä kellon taajuudessa.

Kommentit

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Ei vielä nimellä kirjoitettuja kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      Helsinkiläismies entisöi 1970-luvun maastoauton ja myy sitä nyt liki sadallatuhannella eurolla

    2. 2

      Vastavalmistuneen kerrostalon seinään repesi ammottava halkeama Espoossa

    3. 3

      Kesällä on hukkunut poikkeuksellisen monta lasta: ”Valvova aikuinen ei voi lukea lehteä tai selata kännykkää”

    4. 4

      Matalatehoinen liikunta on hyväksi – listasimme 10 väitettä aineenvaihdunnasta ja keinot, joilla nopeutat sitä oikeasti

      Tilaajille
    5. 5

      Ainutlaatuinen kuva Kuusamosta: Tältä näyttää karhun hyökkäys hirven niskaan

    6. 6

      Oikeus takavarikoi fitnessmalli Sofia Belórfin puolison omaisuutta neljän miljoonan euron arvosta

    7. 7

      Ruotsin kaduilla on räjähtänyt käsikranaatti harva se viikko: Niitä käytetään, koska todisteita jää vähemmän kuin ampuma-aseista

    8. 8

      Lappu seinällä kehottaa käymään suihkussa, kun kokelaat koodaavat kellon ympäri: HS seurasi Helsingin uuden ohjelmointikoulun ”erittäin vaikeaa” karsintaa

      Tilaajille
    9. 9

      Lokki kaappasi koiran puutarhasta ja lensi paikalta lemmikki mukanaan Britanniassa

    10. 10

      Kapteeni juopotteli Turussa ja pelkäsi sotaoikeutta – Pian Hangosta lähti merelle neuvosto­sukellusvene, joka aiheutti historian pahimman meri­tragedian

      Tilaajille
    11. Näytä lisää
    1. 1

      ”Tätä et tiennyt Suomesta”: Unkari jatkoi propagandaansa Suomen mediaa ja oikeuslaitosta vastaan

    2. 2

      Kapteeni juopotteli Turussa ja pelkäsi sotaoikeutta – Pian Hangosta lähti merelle neuvosto­sukellusvene, joka aiheutti historian pahimman meri­tragedian

      Tilaajille
    3. 3

      Matalatehoinen liikunta on hyväksi – listasimme 10 väitettä aineenvaihdunnasta ja keinot, joilla nopeutat sitä oikeasti

      Tilaajille
    4. 4

      Katsastaja hylkäsi vantaalaismiehen auton ”katkenneiden takajousien” takia, vaikka jouset olivat täysin ehjät

    5. 5

      Ruotsin kaduilla on räjähtänyt käsikranaatti harva se viikko: Niitä käytetään, koska todisteita jää vähemmän kuin ampuma-aseista

    6. 6

      Näin villejä tarinoita kerrotaan Helsingin turistibusseissa: Täällä syödään ”sapaksia”, poliiseille kannattaa puhua ruotsia ja Havis Amanda esineellisti suomalaiset naiset

    7. 7

      Kasvomaskiin, irtohihoihin ja lippahattuun pukeutunut Wu Jinghua ei ymmärrä, mikseivät ihmiset suojaa ihoaan auringolta kunnolla: ”Ruskettunut iho on niin valtavan ruma”

    8. 8

      Ainutlaatuinen kuva Kuusamosta: Tältä näyttää karhun hyökkäys hirven niskaan

    9. 9

      Venäläinen toimittaja löysi Putinin tyttären ja paljasti Skripalin epäillyt myrkyttäjät – Nyt hän esittää hurjia väitteitä ”Putinin kokista” ja kertoo erikoisesta kaksossynnytyksestä

    10. 10

      Natalie Portmanista tulee naispuolinen Thor uudessa Marvel-elokuvassa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Harri Virtasen elämä särkyi, kun äiti pysäytti auton keskellä metsätietä: vasta aikuisena Virtanen toipui, ja nyt hän auttaa myös toisia pois trauman kierteestä

      Tilaajille
    2. 2

      Frendit ja Seinfeld ikääntyivät – toinen teki sen arvokkaasti, toinen on niin homofobinen, että sitä katsoessa täytyy irvistää

      Tilaajille
    3. 3

      Synkkä puhelu sai päivystäjän itkemään kesken hätäpuhelun: Saana Välimaa kertoo vaativasta mutta kiittämättömästä työstä luolassa Uudellamaalla

      Tilaajille
    4. 4

      Katsastaja hylkäsi vantaalaismiehen auton ”katkenneiden takajousien” takia, vaikka jouset olivat täysin ehjät

    5. 5

      VR vaihtoi kesäkuussa siivousyhtiötä, nyt likaiset junat ihmetyttävät niin matkustajia kuin henkilökuntaakin

    6. 6

      Töölöläinen Liisa Eskelinen etsii Facebookissa kumppania pitkän kriteerilistan avulla: lapseton, äänestänyt kaikissa vaaleissa ja prioriteettina yhteinen aika

    7. 7

      Bloggari Maria Nordin aiheutti sukupuoliristiriitaa käsittelevällä Pride-päivityksellään somemyrskyn, soitimme riidan osapuolille

    8. 8

      Tarja Myllyrinne asuu ensimmäisessä kerroksessa yhdellä Helsingin meluisimmista kaduista: Tällainen on hänen kotinsa

      Tilaajille
    9. 9

      Parisuhde loppui Halla-ahon vuoksi, liian vihreitä sukulaisia ja sisällissota aina vain – Näin politiikka riitauttaa suomalaisia

    10. 10

      Finnair oli jättää yksin matkustavan nuoren ulos koneesta ylivarauksen takia – Lentoyhtiö kertoo, miten ylivaraustilanteet ratkaistaan

    11. Näytä lisää