Lo que parece una toma aérea de un paisaje extraterrestre es en realidad una vista con un microscopio electrónico de barrido de una superficie de vidrio de prueba, adquirida como parte de un proyecto para mejorar la vida útil de los relojes atómicos espaciales, que se encuentran en el corazón de los satélites de navegación. Cada característica nítida grabada con plasma que se ve aquí tiene menos de 10 micrómetros (una centésima de milímetro) de ancho.
Los relojes atómicos de alta precisión se basan en cambios entre los estados de energía de la capa electrónica de un átomo, inducidos por luz, láser o energía máser. Obligar a los átomos a saltar de un estado energético a otro provoca la emisión de una señal de microondas asociada a una frecuencia extremadamente estable.
Para tomar el ejemplo del diseño del máser pasivo de hidrógeno (que sirve como reloj maestro a bordo de cada satélite Galileo y mantiene el tiempo con una precisión estimada de un segundo cada tres millones de años), un elemento clave es el confinador de plasma con forma de bombilla de vidrio dentro del cual se encuentran las moléculas de hidrógeno. disociado en átomos. Pero el grabado químico y otras interacciones entre el plasma de hidrógeno y las paredes internas de vidrio pueden eventualmente degradar la bombilla, afectando la sostenibilidad del proceso de descarga.
Esta imagen microscópica muestra los resultados, con los patrones cónicos causados por los mecanismos de grabado y los efectos del plasma relacionados. Fue adquirido como parte de un proyecto de Elemento de Desarrollo Tecnológico de la ESA con Safran (anteriormente Orolia), que busca caracterizar estos efectos para mejorar la confiabilidad de los relojes atómicos para el espacio.
La navegación por satélite se basa en un cronometraje de alta precisión porque el posicionamiento se calcula en función del tiempo de viaje de la señal multiplicado por la velocidad de la luz.
Se han diseñado versiones mejoradas de máser pasivo de hidrógeno y relojes atómicos de respaldo de rubidio para los nuevos satélites europeos Galileo de segunda generación.
La estabilidad de la sincronización también es cada vez más importante para las telecomunicaciones basadas en satélites, ya que los cambios a frecuencias más altas ofrecen velocidades de datos más altas pero requieren a su vez una sincronización horaria precisa, para lo cual se consideran relojes atómicos de menor tamaño con chips.
Proporcionado por la Agencia Espacial Europea
