Superpřesné hodiny na ISS se zaměří na Einsteinovu teorii

O tom, že se na Mezinárodní vesmírné stanici dělá věda ze všech možných oborů asi nikdo nepochybuje. Probíhají tu experimenty zaměřené na biologii, kdy jsou cílem pokusů často sami astronauti, dělá se tu materiálové inženýrství, posádky kromě toho fotí povrch Země a takových příkladů bychom mohli najít nespočet. V roce 2016 se k těmto oborům přidá i teoretická fyzika – na stanici totiž dorazí evropské zařízení, které bude měřit nicotné rozdíly v plynutí času.

Podle Einsteinových teorií je čas svázaný s gravitací a například na vrcholu Mount Everestu plyne rychleji, než na hladině moře. To se už podařilo experimentálně prokázat, nicméně zatím chybí důkladné a hlavně velmi přesné měření tohoto fenoménu ve vztahu k mikrogravitaci.

Dosavadní pozemské experimenty dokázaly, že Albert Einstein měl ve svých teoriích (jako ve většině případů) pravdu. Ale abychom plně pochopili celý proces fungování vztahu gravitace a času, musíme mít k dispozici mnohem přesnější data. Ale tady už narážíme na limity, které se nám v pozemských podmínkách nemůže podařit překonat. Evropská kosmická agentura proto připravila projekt ACES (Atomic Clock Ensemble in Space = soubor atomových hodin ve vesmíru).

Tento systém se bude skládat ze dvou přístrojů, jejichž naměřené hodnoty se budou porovnávat s údaji naměřenými v pozemských laboratořích. Ne, že by se atomové hodiny ještě nikdy do vesmíru nepodívaly – jsou přece na všech navigačních satelitech, ale zatím nikdy se výzkumníci nesnažili o měření nepatrných rozdílů v plynutí času – v tom bude celý projekt ACES přelomový. Je potěšující vidět, že se takto komplikovaného úkolu ujala právě Evropská kosmická agentura, zároveň se ukazuje, jak je pro vědecký pokrok ISS důležitá. Troufám si tvrdit, že nebýt Mezinárodní vesmírné stanice, tak by se podobný výzkum uskutečnit nedal – náklady na jednorázovou družici by totiž byly mnohem vyšší.

Pojďme ale zpět k samotnému projektu ACES – Francouzská agentura CNES již dokončila první část tohoto experimentu – speciální atomové hodiny, které se za 300 milionů let zpozdí o jedinou sekundu. Přístroj, který využívá laserů k ochlazení atomů cesia na teplotu -273°C, tedy téměř na absolutní nulu, nese jméno Pharao. Právě tento experiment před pár dny ESA od Francouzů převzala. Nyní bude následovat série testů a zkoušek, které jsou nutné k cestě do vesmíru.

Společně s cesiovými hodinami Pharao bude součástí experimentu ACES také Space Hydrogen Maser – vesmírný vodíkový maser. Někoho možná zarazí poslední část názvu – opravdu nejde o laser. Maser je zařízení, které zesiluje mikrovlny pomocí stimulované emise záření – více informací najdete třeba zde. Také s pomocí tohoto přístroje se bude měřit čas. Na rozdíl od zařízení Pharao využívá jinou metodu – atomy vodíku mu slouží k udržení referenční frekvence.

Oba tyto přístroje budou součástí experimentu Pharao, který se v roce 2016 vydá na ISS. S pomocí robotické paže by měl být celý 375 kilogramů těžký experiment ACES umístěný na vnější stěně modulu Columbus, kde jsou za tímto účelem připravené držáky experimentů. Celé operaci by měl přímo na palubě stanice asistovat francouzský astronaut Thomas Pesquet.

Možná nejzajímavější na celém projektu je to, že soubor atomových hodin ACES nebude fungovat osamoceně. ESA plánuje propojit data z atomových hodin v Evropě, Americe, Japonsku i Austrálii pomocí optických linek a mikrovlnných zpráv. Vznikne tak jakýsi „internet hodin“, v jehož rámci bude možné porovnávat i ty nejjemnější nuance v plynutí času.

Zdroje informací:
http://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/…/14643974-2-eng-GB/Testing_Pharao_node_full_image_2.jpg
http://www.esa.int/…/14643939-2-eng-GB/Pharao_node_full_image_2.jpg
http://www.esa.int/…/14643904-1-eng-GB/Pharao_delivery_node_full_image_2.jpg
http://www.esa.int/…I_m_the_farthest_away_from_Earth_node_full_image_2.jpg