En el espacio, las cosas pasan muy despacio y muy rápido. Los eventos lentos se sincronizan con la tecnología que hemos tenido durante siglos: calendarios y relojes. Pero cronometrar eventos rápidos, que suceden en la escala de mil millonésimas de segundo, es más difícil.

Ese fue un problema al que se enfrentaron los ingenieros de la NASA cuando diseñaron Ice, Cloud y land Elevation Satellite-2, conocido como ICESat-2, para abreviar. Es una nave espacial diseñada para medir la altura de diferentes objetos: hielo marino, glaciares, capas de hielo, bosques, nubes y más, en la superficie de la Tierra..

Los láseres son disparados

Para obtener mediciones precisas, utiliza seis rayos láser verdes en un instrumento llamado Sistema Topográfico de Altímetro Láser Avanzado (ATLAS). Esos láseres se disparan en la superficie de la Tierra, rebotan y regresan, y el tiempo que lleva devolver los cambios depende de la altura de esa superficie..

Pero eso vino con un problema..

"La luz se mueve realmente, muy rápido, y si la va a usar para medir algo hasta un par de centímetros, será mejor que tenga un reloj realmente bueno", dijo Tom Neumann, científico adjunto del proyecto de ICESat-2..

Así que construyeron un reloj realmente bueno, capaz de una precisión de una fracción de una billonésima de segundo. Se dispara al redireccionar algunos de los fotones del láser a un detector de pulso, que luego le dice al satélite que registre exactamente dónde está en el espacio.

Con esa información, luego calcula una estimación aproximada de cuánto tiempo debería tomar para que el pulso del láser regrese, utilizando información ya existente sobre la altura del terreno debajo. En los Himalayas, por ejemplo, el pulso del láser debería volver más rápido que en los Países Bajos..

Oscilador ultraestable

Cuando el pulso regresa, pasa a través de un filtro que elimina todos los fotones, excepto los que coinciden exactamente con el verde del láser..

Luego se cuentan, y el tiempo que tardaron en regresar se mide utilizando un - un pequeño cristal que "marca" 100 millones de veces por segundo. Esas garrapatas se subdividen aún más con la electrónica en los contadores de fotones, lo que resulta en un nivel de precisión de cientos de picosegundos..

Repitiendo este proceso cientos de veces por segundo, y midiendo el mismo terreno varias veces, puede obtener una lectura muy precisa de la altura exacta del terreno debajo de.

"Si sabe dónde está la nave espacial, y sabe la hora de vuelo para saber la distancia al suelo, ahora tiene la elevación del hielo", dijo Phil Luers, ingeniero adjunto de sistemas de instrumentos con el instrumento ATLAS..

ICESat-2, que llevará ATLAS, se lanzará en 2018.

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