На Международную космическую станцию (МКС) был доставлен ансамбль атомных часов в космосе (ACES) благодаря усилиям Европейского космического агентства (ЕКА). Эти часы необычны и представляют собой точное устройство, разработанное для проверки теорий Эйнштейна о специальной и общей теории относительности.
ACES предназначен для измерения времени с невероятной точностью с целью подтвердить, как время искривляется, замедляется и растягивается в различных космических условиях.
Согласно теории относительности, чем быстрее объект движется, тем медленнее течет время для него. Объяснение общей теории относительности заключается в том, что время также замедляется, когда объект находится в глубоком гравитационном поле.
На протяжении ближайших 30 месяцев ACES будет заниматься проведением экспериментов на борту МКС, который вращается вокруг Земли со скоростью 8 километров в секунду и находится вдали от её гравитационного поля. В течение этого времени ACES соберет точные данные в десяти различных временных интервалах, каждый из которых продлится около 25 дней. Эти небольшие различия в восприятии времени, доли секунды, играют важную роль и могут быть уловлены ACES, что поможет не только подтвердить теорию Эйнштейна, но и выявить возможные пробелы в нашем понимании природы времени.
Никогда еще не было столь совершенного хронометрирования, как в мире спутниковых систем. Оптические часы, считающиеся самыми точными из всех когда-либо созданных хронометров, могут измерить время с точностью до долей на миллиард миллиардов (1 к 10¹⁸) и продолжают улучшаться. Хотя ACES не достигнет той же точности, его инструменты все равно представляют собой настоящую революцию. Его сигналы часов будут передаваться на Землю двумя разными способами и затем сравниваться с атомными часами на земле, чтобы выявить даже малейшее отклонение.
Миссия включает два совершенствованных атомных хронометра, один из которых - PHARAO, атомные часы с охлаждением атомов на орбите, созданные на основе цезия для эффективной работы в условиях микрогравитации. Благодаря такому преимуществу учёные смогут исследовать замедление времени и проверить постоянство фундаментальных констант природы, а также получить информацию о внутренней структуре Земли, включая определённые диапазоны масс тёмной материи.
SHM, или космический водородный мазер, является другим устройством, которое использует микроволны и атомы водорода для измерения времени. Этот прибор можно представить как микроволновую версию лазера, которая точна, стабильна и идеально подходит для космических исследований.
Установленная снаружи модуля "Колумб" Международной космической станции, вся эта система будет тщательно позиционирована с помощью роботизированной руки станции. Оба эти часовых механизма настолько точны, что теряют всего одну секунду за 300 миллионов лет.
"ACES - это сложный и взаимосвязанный аппарат, который состоит из высокочувствительных подсистем, требующих согласованной работы. Команда инженеров столкнулась с множеством проблем, но смогла найти умные решения", - отметил главный инженер ACES Томас Пенье в пресс-релизе.
Перед перемещением ACES в другое место, мы проводили магнитные исследования, чтобы избежать повреждения часов от магнитных полей. Для защиты ACES во время испытаний использовалось специальное оборудование. Перед использованием всех инструментов, электронных устройств и металлических деталей, включая гайки и болты, проводилось измерение и, при необходимости, размагничивание перед поднесением к ACES.