How a miniaturized atomic clock could revolutionize space exploration | Jill Seubert

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Traductor: Alberto Gómez Herrera Revisor: Ciro Gomez

Six months ago,

Hace seis meses,

I watched with bated breath

mientras contenía el aliento,

as NASA's InSight lander descended towards the surface of Mars.

vi cómo la sonda InSight de la NASA descendía hasta la superficie de Marte.

Two hundred meters,

200 metros,

80 meters,

80 metros,

60, 40, 20, 17 meters.

60, 40, 20, 17 metros.

Receiving confirmation of successful touchdown

Al recibir la confirmación del éxito del aterrizaje,

was one of the most ecstatic moments of my life.

tuve uno de los momentos de mayor euforia de mi vida.

And hearing that news was possible because of two small cube sets

Y todo eso ha sido posible gracias a dos pequeños cubos

that went along to Mars with InSight.

que viajaron a Marte junto con el InSight.

Those two cube sets essentially livestreamed InSight's telemetry

Esos cubos permitieron que el InSight retransmitiera en directo su telemetría

back to Earth,

a la Tierra,

so that we could watch in near-real time

haciendo posible ver casi en tiempo real

as that InSight lander went screaming towards the surface of the red planet,

el momento en el que la sonda InSight inició el descenso hacia el planeta rojo,

hitting the atmosphere of Mars

atravesando la atmósfera de Marte

at a top speed of about 12,000 miles per hour.

a una velocidad máxima de unos 20 000 km/h.

Now, that event was livestreamed to us

Recuerden que este evento fue retransmitido

from over 90 million miles away.

desde una distancia de más de 145 millones de km.

It was livestreamed from Mars.

Fue retransmitido desde Marte.

Meanwhile,

Mientras tanto,

the two Voyager spacecraft --

hablemos de las dos sondas Voyager,

esas dos exploradoras intrépidas hasta extremos casi increíbles.

now, these are these two almost unbelievably intrepid explorers.

They were launched

Fueron lanzadas

el mismo año en el que todos los presentes conocieron a Han Solo

the same year that all of us here were being introduced to Han Solo

for the first time.

por primera vez.

And they are still sending back data from interstellar space

Y todavía nos están enviando datos desde el espacio interestelar

over 40 years later.

tras más de 40 años.

We are sending more spacecraft further into deep space

Estamos enviando nuevas sondas a zonas del espacio profundo

than ever before.

nunca alcanzadas.

But every one of those spacecraft out there

Pero todas y cada una de esas sondas

depends on its navigation being performed

dependen de que su navegación se realice

right here at Earth

desde aquí, desde la Tierra,

to tell it where it is and, far more importantly,

transmitiéndoles dónde están, y mucho más importante,

a dónde se dirigen.

where it is going.

And we have to do that navigation here on Earth for one simple reason:

Y realizamos esas tareas de navegación desde la Tierra por un solo motivo:

spacecraft are really bad at telling the time.

las sondas son muy malas para dar la hora.

But if we can change that,

Pero si pudiéramos cambiar esto,

we can revolutionize the way we explore deep space.

podríamos revolucionar la manera de explorar el espacio profundo.

Now, I am a deep space navigator,

Soy operadora de navegación del espacio profundo,

and I know you're probably thinking, "What is that job?"

y sé que muchos se preguntarán: "¿Qué trabajo es ese?".

Well, it is an extremely unique and also very fun job.

Bueno, es un trabajo muy particular y también muy divertido.

I steer spacecraft,

Controlo sondas espaciales

from the moment they separate from their launch vehicle

desde que se separan de su vehículo de lanzamiento

to when they reach their destination in space.

hasta que llegan a su destino en el espacio.

And these destinations -- say Mars for example, or Jupiter --

Y esos destinos, como por ejemplo Marte o Júpiter,

they are really far away.

están realmente lejos.

To put my job in context for you:

Para que puedan entenderlo mejor:

it's like me standing here in Los Angeles and shooting an arrow,

es como si yo disparara una flecha desde Los Ángeles

and with that arrow, I hit a target that's the size of a quarter,

y, con esa flecha, acertase en una diana del tamaño de una moneda,

and that target the size of a quarter is sitting in Times Square, New York.

y esa moneda se encontrara en Times Square, Nueva York.

Now, I have the opportunity to adjust the course of my spacecraft

Tengo la posibilidad de ajustar el rumbo de mi sonda

a few times along that trajectory,

varias veces a lo largo de su trayectoria,

but in order to do that, I need to know where it is.

pero para hacerlo, necesito saber dónde está.

And tracking a spacecraft as it travels through deep space

Y rastrear una sonda mientras viaja por el espacio profundo

is fundamentally a problem of measuring time.

presenta, básicamente, un problema relacionado con medir el tiempo.

You see, I can't just pull out my ruler and measure how far away my spacecraft is.

Ya ven, no se trata solo de sacar mi regla y medir lo lejos que está mi sonda.

But I can measure

Pero lo que sí puedo medir

how long it takes a signal to get there and back again.

es el tiempo que tarda una señal en llegar allí y volver.

And the concept is exactly the same as an echo.

Y el concepto es exactamente el mismo que con el eco.

If I stand in front of a mountain and I shout,

Si me pongo frente a una montaña y grito,

the longer it takes for me to hear my echo back at me,

tardaré más en escuchar mi eco

the further away that mountain is.

cuanto más lejos esté la montaña.

So we measure that signal time very, very accurately,

Por eso medimos el tiempo de la señal de forma muy, muy precisa;

because getting it wrong by just a tiny fraction of a second

si te equivocas tan solo en una fracción de segundo,

might mean the difference between your spacecraft safely and gently landing

esto podría ser la diferencia entre una sonda aterrizando de forma segura

en la superficie de otro planeta

on the surface of another planet

or creating yet another crater on that surface.

o una sonda creando otro cráter en dicha superficie.

Just a tiny fraction of a second,

Una fracción de segundo

and it can be the difference between a mission's life or death.

podría marcar la diferencia entre el éxito o el fracaso de una misión.

So we measure that signal time very, very accurately here on Earth,

Por eso, medimos el tiempo de la señal desde la Tierra con gran precisión,

down to better than one-billionth of a second.

con errores menores a una mil millonésima de segundo.

But it has to be measured here on Earth.

Pero aun así, tenemos que medirlo en la Tierra.

There's this great imbalance of scale when it comes to deep space exploration.

Así funciona este gran desequilibrio de escala al explorar el espacio profundo.

Historically, we have been able to send smallish things extremely far away,

A lo largo de la historia, hemos enviado cosas muy pequeñas a sitios muy lejanos,

thanks to very large things here on our home planet.

todo gracias a aparatos muy grandes ubicados aquí, en nuestro planeta.

As an example, this is the size of a satellite dish

Este sería, por ejemplo, el tamaño de una antena parabólica

that we use to talk to these spacecraft in deep space.

usada para "hablar" con las sondas que están en el espacio profundo.

And the atomic clocks that we use for navigation are also large.

Y los relojes atómicos que empleamos para navegar son también de gran tamaño.

The clocks and all of their supporting hardware

Estos relojes y todo su hardware de apoyo

can be up to the size of a refrigerator.

pueden llegar a ocupar el tamaño de una nevera.

Now, if we even want to talk about sending that capability into deep space,

Sin embargo, para poder enviar esos aparatos al espacio profundo,

that refrigerator needs to shrink down

esa nevera debe ser más pequeña,

into something that can fit inside the produce drawer.

debe tener el tamaño de algo que quepa en una de sus estanterías.

So why does this matter?

¿Y por qué es tan importante todo esto?

Well, let's revisit one of our intrepid explorers, Voyager 1.

Volvamos a una de nuestras viajeras intrépidas, la Voyager 1.

Voyager 1 is just over 13 billion miles away right now.

La Voyager 1 está, ahora mismo, a algo más de 21 mil millones de km de distancia.

As you know, it took over 40 years to get there,

Como ya saben, nos ha llevado más de 40 años llegar hasta allí,

and it takes a signal traveling at the speed of light over 40 hours

y una señal tarda más de 40 horas, viajando a la velocidad de la luz,

to get there and back again.

en llegar allí y volver.

And here's the thing about these spacecraft:

Y otro detalle sobre estas sondas:

they move really fast.

se mueven muy rápido.

And Voyager 1 doesn't stop and wait for us to send directions from Earth.

La Voyager 1 no se detiene y espera a que enviemos órdenes desde la Tierra.

Voyager 1 keeps moving.

La Voyager 1 sigue moviéndose.

In that 40 hours that we are waiting

En esas 40 horas necesarias

to hear that echo signal here on the Earth,

para oír el eco de la señal aquí, en la Tierra,

Voyager 1 has moved on by about 1.5 million miles.

la Voyager 1 se ha movido aproximadamente unos 24 millones km.

It's 1.5 million miles further into largely uncharted territory.

Eso supone adentrarse 24 millones de km más en territorios desconocidos.

So it would be great

Por eso, sería fantástico

if we could measure that signal time directly at the spacecraft.

poder medir el tiempo de la señal directamente en la sonda.

But the miniaturization of atomic clock technology is ...

Pero miniaturizar la tecnología de los relojes atómicos es...

well, it's difficult.

bueno, es complejo.

Not only does the clock technology and all the supporting hardware

No es solo la tecnología del reloj y todo su hardware de apoyo

need to shrink down,

lo que debe hacerse más pequeño,

but you also need to make it work.

sino que además debe funcionar.

Space is an exceptionally harsh environment,

El espacio es un ambiente extremadamente adverso,

and if one piece breaks on this instrument,

y si una pieza de un equipo se daña,

it's not like we can just send a technician out to replace the piece

no podemos simplemente enviar a un técnico para sustituirla

and continue on our way.

y continuar nuestro viaje.

The journeys that these spacecraft take can last months, years,

Los trayectos de estas sondas pueden durar meses, años,

even decades.

incluso décadas.

And designing and building a precision instrument that can support that

Diseñar y construir un objeto de precisión capaz de soportar esas condiciones

is as much an art as it is a science and an engineering.

es más propio del arte que de la ciencia o la ingeniería.

But there is good news: we are making some amazing progress,

Pero tengo buenas noticias: hemos hecho algunos avances increíbles

and we're about to take our very first baby steps

y estamos a punto de dar nuestros primeros pasos

into a new age of atomic space clocks.

hacia una nueva era de relojes espaciales atómicos.

Soon we will be launching

Pronto podremos enviar

an ion-based atomic clock that is space-suitable.

un reloj atómico basado en iones que podrá adaptarse al espacio.

And this clock has the potential to completely flip the way we navigate.

Y este reloj tiene el potencial de cambiar toda nuestra forma de navegar.

This clock is so stable,

Este reloj es tan estable

it measures time so well,

y mide el tiempo de forma tan precisa

that if I put it right here and I turned it on,

que, si lo tuviera aquí, lo encendiera

and I walked away,

y abandonara la sala,

I would have to come back nine million years later

tendría que volver dentro de nueve millones de años

for that clock's measurement to be off by one second.

para que la medida de ese reloj tuviera un error de un segundo.

So what can we do with a clock like this?

¿Y qué podemos hacer con relojes así?

Well, instead of doing all of the spacecraft navigation

Pues en lugar de controlar la navegación de las sondas

here on the Earth,

desde la Tierra,

what if we let the spacecraft navigate themselves?

¿no sería mejor dejar que las sondas navegaran por sí solas?

Onboard autonomous navigation, or a self-driving spacecraft, if you will,

La navegación autónoma integrada (o sea, sondas que se mueven solas)

is one of the top technologies needed

es una de las tecnologías más importantes que se necesitan

if we are going to survive in deep space.

para sobrevivir en el espacio profundo.

When we inevitably send humans to Mars or even further,

Cuando es necesario enviar tripulantes humanos a Marte o más lejos,

we need to be navigating that ship in real time,

necesitamos controlar esas naves en tiempo real,

not waiting for directions to come from Earth.

y no esperar a que lleguen los comandos desde la Tierra.

And measuring that time wrong by just a tiny fraction of a second

Recuerden que un fallo de tan solo una fracción de segundo

can mean the difference between a mission's life or death,

podría marcar la diferencia entre el éxito o el fracaso de una misión,

which is bad enough for a robotic mission,

algo bastante malo para una misión con robots,

but just think about the consequences if there was a human crew on board.

pero con grandes consecuencias si la tripulación fuera humana.

But let's assume that we can get our astronauts

Pero imaginemos que nuestros astronautas

safely to the surface of their destination.

llegan a la superficie de nuestro destino.

Once they're there, I imagine they'd like a way to find their way around.

Una vez estén allí, imagino que querrán conocer su entorno.

Well, with this clock technology,

Pues bien, con la tecnología para relojes,

we can now build GPS-like navigation systems

podríamos construir sistemas de navegación similares a los GPS

que pudieran usarse en otros planetas y lunas.

at other planets and moons.

Imagine having GPS on the Moon or Mars.

Imaginen poder usar un GPS en la Luna o en Marte.

Can you see an astronaut standing on the surface of Mars

¿Pueden imaginarse a una astronauta de pie sobre la superficie de Marte,

with Olympus Mons rising in the background,

con el Monte Olimpo a sus espaldas

and she's looking down at her Google Maps Mars Edition

y mirando su "Google Maps: Mars Edition"

to see where she is

para ubicarse

and to chart a course to get where she needs to go?

y poder encontrar un camino hacia donde necesitar ir?

Allow me to dream for a moment,

Déjenme soñar durante un instante

and let's talk about something far, far in the future,

y hablemos de un futuro muy, muy lejano,

when we are sending humans to places much further away than Mars,

en el que podremos enviar humanos a lugares mucho más allá de Marte,

places where waiting for a signal from the Earth in order to navigate

a lugares donde esperar las órdenes de navegación desde la Tierra

is just not realistic.

no es, simplemente, realista.

Imagine in this scenario that we can have a constellation,

En este contexto, imaginen poder tener una constelación,

a network of communication satellites scattered throughout deep space

una red de satélites de comunicación distribuidos por todo el espacio profundo

broadcasting navigation signals,

y transmitiendo señales de navegación,

and any spacecraft picking up that signal

con sondas que podrían captar esas señales

can travel from destination to destination to destination

y viajar de un destino a otro y a otro

with no direct tie to the Earth at all.

sin necesidad de conectarse con la Tierra por ningún motivo.

The ability to accurately measure time in deep space

La habilidad de medir el tiempo de forma precisa en el espacio profundo

can forever change the way we navigate.

puede, sin duda, cambiar nuestra manera de navegar.

But it also has the potential to give us some pretty cool science.

Pero también tiene el potencial para crear ciencia realmente interesante.

You see, that same signal that we use for navigation

Por ejemplo, la misma señal que usaríamos para navegar

tells us something about where it came from

también puede decirnos cosas acerca de su procedencia

and the journey that it took as it traveled from antenna to antenna.

y del recorrido que ha seguido al pasar de una antena a otra antena.

And that journey, that gives us data, data to build better models,

Y ese viaje nos proporcionaría datos, datos para construir mejores modelos,

better models of planetary atmospheres throughout our solar system.

mejores modelos acerca de la atmósfera de los planetas de nuestro sistema solar.

We can detect subsurface oceans on far-off icy moons,

Podríamos detectar océanos subterráneos o lunas heladas distantes,

maybe even detect tiny ripples in space due to relativistic gravity.

puede que incluso fisuras en el espacio asociadas a gravedad relativista.

Onboard autonomous navigation means we can support more spacecraft,

La navegación autónoma integrada nos permitirá crear más sondas,

more sensors to explore the universe,

más sensores para explorar el universo,

and it also frees up navigators -- people like me --

y también permitirá que operadores de navegación, como yo,

to work on finding the answers to other questions.

puedan dedicarse a encontrar respuestas a otras preguntas.

And we still have a lot of questions to answer.

Aún tenemos muchas preguntas que resolver.

We know such precious little about this universe around us.

Sabemos muy poco acerca del universo que nos rodea.

In recent years, we have discovered nearly 3,000 planetary systems

En los últimos años, hemos descubierto alrededor de 3000 sistemas planetarios

outside of our own solar system,

fuera de nuestro propio sistema solar,

and those systems are home to almost 4,000 exoplanets.

y esos sistemas son el hogar de casi 4000 exoplanetas.

To put that number in context for you:

Para que puedan entender estos números:

when I was learning about planets for the first time as a child,

cuando de pequeña me enseñaron cosas sobre planetas por primera vez,

there were nine,

solo había nueve

or eight if you didn't count Pluto.

(ocho, si no contabas a Plutón).

But now there are 4,000.

Pero ahora hay 4000.

It is estimated that dark matter

Se estima que la materia oscura

makes up about 96 percent of our universe,

ocupa alrededor del 96 % de nuestro universo,

and we don't even know what it is.

y ni siquiera sabemos lo que es.

All of the science returned

Toda la ciencia descubierta

from all of our deep space missions combined

en nuestras misiones en el espacio profundo

is just this single drop of knowledge

es solo una pequeña gota de sabiduría

in a vast ocean of questions.

en un gran mar de preguntas.

And if we want to learn more,

Y si queremos aprender más,

to discover more, to understand more,

descubrir más, comprender más,

then we need to explore more.

entonces necesitamos explorar más.

La habilidad para medir el tiempo de forma precisa en el espacio profundo

The ability to accurately keep time in deep space

will revolutionize the way that we can explore this universe,

revolucionará la manera que tenemos de explorar este universo,

and it might just be one of the keys to unlocking some of those secrets

y puede que sea una de las llaves para desvelar algunos de los secretos

that she holds so dear.

que nos esconde.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)