¿Que es un reloj atomico?
Escuchaste hablar alguna vez de un “reloj
atómico”. Lo más probable es
que no. ¿Qué podrá tener un reloj para que se lo considere
“atómico”? Bueno, el hecho es que la precisión de estos aparatos es
verdaderamente imposible de creer. El nivel de tolerancia es el
siguiente: a lo sumo pueden adelantar o retrasar no más de un segundo en
los próximos… ¡60 millones de años! Un reloj atómico puede
dar la hora con un nivel de exactitud de un nanosegundo, o sea,
de una mil millonésima de segundo Como se advierte, son
muy precisos, casi exactos. Sí, existen, y más
aún: aunque usted no lo advierta, la existencia de esos relojes tiene una
incidencia muy particular en nuestra vida cotidiana. Hace
falta ese tipo de precisión para que funcione
el sistema de
navegación que provee el GPS. Vayamos por partes.
¿QUE ES UN GPS?
¿Qué quiere decir
GPS? En principio, GPS es la sigla (en inglés) con la que se conoce al
sistema de posicionamiento global (Global Positioning System). A lo largo de la historia,
uno de los problemas a resolver con los que se enfrentó
el ser humano fue el de poder determinar su posición en la
Tierra: ¿dónde estoy? Mirar hacia el sol y las estrellas, buscar puntos de
referencia o encontrar invariantes fueron motivo de largas
búsquedas. Con la tecnología actual, el problema está resuelto para siempre.
Sí, pero ¿cómo?
En que consiste el Gps
El sistema GPS
consiste de tres elementos: una red de satélites, estaciones terrenas de
control de esos satélites y
receptores (que son los que usamos nosotros, como si fueran receptores de radio o de televisión). En el caso del GPS,
los que hacen el papel de las campanas de las iglesias, son
los satélites. En realidad, son 24 satélites, que se conocen con el
nombre de Navstar. Las órbitas que describen están ubicadas en
seis planos y permiten garantizar que en cualquier lugar de la Tierra que usted
se encuentre, podrá recibir las señales que emitan
por lo menos cuatro de esos satélites El primero de ellos
fue lanzado en 1978 y el último, el 26 de junio de 1993. Cada
uno pesa unos 900 kilos, tiene el tamaño de un automóvil
mediano y gira alrededor de la Tierra a 18.000 kilómetros de altura.
La velocidad a la que avanzan les permite dar dos veces la
vuelta al mundo por día. Los fabricó la empresa Rockwell
International.
Cada satélite
transmite una señal de radio digital en forma continua que indica
dónde está el satélite en cada momento y la hora en la que está
enviando la señal, con la precisión de un nanosegundo. Piense que un
“nanosegundo” signii ca 0,000000001
de segundo, o sea,
una “mil millonésima parte de un segundo”.
Como se ve, hace
falta la precisión que solamente un reloj ató-mico puede ofrecer. Ahora, volvamos a
usted. ¿Qué necesita para poder conocer
su posición sobre la
Tierra? Necesita tener un aparato que pueda leer e interpretar
las señales que envían esos satélites. Ese aparato es el que ahora viene
incluido en varios teléfonos celulares inteligentes o en algunos autos o
embarcaciones, y, por supuesto, imprescindible hoy
para la aeronavegación. Usted enciende su
aparato receptor (que voy a llamar GPS) y quiere saber dónde
está. Su GPS recibe las señales de por lo menos cuatro de los
satélites. Ahora le pido que me siga con este razonamiento.
ALGO PARA PENSAR
Cada señal que su aparato recibe indica la hora exacta en la que
fue emitida por cada satélite. Obviamente, como los satélites
están en órbitas diferentes, están a distancias
distintas del aparato
que usted está usando. Por lo tanto, tardan distintos tiempos en
llegar a usted. Uno podría decir,
“sí, pero ¿cuánta puede ser la diferencia?”.
MUCHA. Es que si bien
las señales viajan a la velocidad de la luz (que es de 300
mil kilómetros por segundo), igualmente, algo tardan. Y cada señal
tarda un tiempo diferente porque es emitida por un satélite diferente (como
antes eran las campanas de las distintas iglesias).
Esas DIFERENCIAS son las que permiten calcular su posición con un error de
algunos metros. Por ejemplo, si la hora en la que
el satélite emitió su señal es una milésima de segundo anterior a la
hora de su GPS, entonces eso indica que
usted está ubicado a
300 kilómetros del satélite
Si dos personas están
ubicadas aun a una cuadra de distancia, el tiempo que tarda la señal desde cada
satélite es diferente, aunque “ini nitamente
pequeño”. Ser capaz de poder detectar esa sutil diferencia,
es lo que permite distinguir que uno está en
un lugar y otra
persona a 100 metros de distancia. Lo notable, entonces, es haber
logrado ese nivel de precisión, que es medido en nanosegundos y,
por lo tanto, detectables solamente por los relojes atómicos. ¿Por qué hacen falta
las señales de cuatro satélites? Porque como ninguno de
nosotros anda con un reloj atómico por la calle (son muy caros y muy escasos
también), tres de los satélites aportan los datos que
hacen falta para calcular la latitud y la longitud, pero el cuarto es el que
funciona como factor corrector de nuestro reloj. De
esa forma evita que uno tenga que llevar en su muñeca un reloj de
esas características. Alcanza con que su aparato de GPS tenga
un buen reloj de cuarzo, que ahora son muy baratos.
UNA POSIBLE SOLUCION
Si usted tiene un
receptor de GPS en su automóvil o en su teléfono celular,
ahora sabe que ese aparatito sirve para recibir las señales de los
(por lo menos) cuatro satélites y, de esa forma, le alcanza para
determinar su posición con un margen de error
de algunos metros.
Para garantizar ese tipo de precisión, cada satélite está equipado con cuatro
relojes atómicos que le permiten calcular el tiempo
con una precisión que no existió jamás. La posibilidad de
haber accedido a este tipo de tecnología se
produjo por la
intervención de cientíi cos de distintas áreas: ingenieros, físicos,
matemáticos, entre otros. Cada uno de ellos fue pensando en cosas
distintas, y posiblemente no imaginaron quesu producción en
ciencia básica tendría una aplicación tan determinante en nuestra vida cotidiana. Por eso, cuando uno
se tropieza con alguien que dice “¿y para qué podría querer uno
tener tanta precisión?”, es posible que la
respuesta no sea
inmediata, pero el tiempo y la evolución del hombre llevan a
pensar que uno, a veces, está contestando preguntas futuras y no solamente las
actuales. Y de eso se trata: de producir ciencia todos los días
