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

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Fordító: Péter Pallós Lektor: Reka Lorinczy

Six months ago,

Hat hónapja

I watched with bated breath

visszafojtott lélegzettel figyeltem,

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

ahogy a NASA InSight leszállóegysége leereszkedik a Mars felszínére.

Two hundred meters,

200 méter,

80 meters,

80 méter,

60, 40, 20, 17 meters.

60, 40, 20, 17 méter.

Receiving confirmation of successful touchdown

A sikeres leérés nyugtázása

was one of the most ecstatic moments of my life.

életem egyik legmámorítóbb pillanata volt.

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

A hírt két apró kockaegységnek hála hallhattuk meg,

that went along to Mars with InSight.

amelyek az InSighttal jutottak a Marsra.

Those two cube sets essentially livestreamed InSight's telemetry

E két kockaegység élőben közvetítette

az InSight távmérési adatait a Földre,

back to Earth,

so that we could watch in near-real time

hogy majdnem valós időben figyelhessük,

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

ahogy a leszállóegység süvítve tart a vörös bolygó felszíne felé,

hitting the atmosphere of Mars

belépve a Mars légkörébe

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

kb. 19 000 km/órás maximális sebességgel.

Now, that event was livestreamed to us

Az eseményt élőben láttuk

from over 90 million miles away.

több mint 140 millió km-ről.

It was livestreamed from Mars.

Élőben közvetítették a Marsról.

Meanwhile,

Eközben

the two Voyager spacecraft --

a két Voyager űrhajó...

now, these are these two almost unbelievably intrepid explorers.

e két hihetetlenül merész felfedező.

They were launched

Ugyanabban az évben bocsátották fel őket,

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

mikor az itt lévők mindegyike

for the first time.

először találkozott Han Solóval.

And they are still sending back data from interstellar space

És még mindig küldik az adatokat az űrből

over 40 years later.

40 év múltán is.

We are sending more spacecraft further into deep space

Több űrhajót küldünk a távoli űrbe,

than ever before.

mint eddig bármikor.

But every one of those spacecraft out there

De minden űrhajó

depends on its navigation being performed

a földi irányítástól függ:

right here at Earth

az mondja meg, hol van,

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

és ami még ennél is fontosabb,

where it is going.

azt is, hogy merre tart.

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

Egyszerű okból kényszerülünk a földi irányításra:

spacecraft are really bad at telling the time.

az űrhajó nem tudja a pontos időt.

But if we can change that,

De ha tudunk változtatni rajta,

we can revolutionize the way we explore deep space.

forradalmasíthatjuk a távoli űr kutatását.

Now, I am a deep space navigator,

A távoli űr navigátora vagyok.

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

Tudom, fogalmuk sincs, hogy ez miféle foglalkozás.

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

De ez nagyon egyedi és egyben szórakoztató munka.

I steer spacecraft,

Űrhajókat kormányzok attól kezdve,

from the moment they separate from their launch vehicle

hogy leválnak a hordozóegységükről,

to when they reach their destination in space.

egészen addig, míg el nem érik céljukat az űrben.

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

Ezek a rendeltetési helyek, pl. a Mars vagy a Jupiter

they are really far away.

tényleg messze vannak.

To put my job in context for you:

Hogy értsék, miről van szó:

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

itt állok Los Angelesben, és nyilat lövök ki,

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

mellyel egy negyed dollár méretű célt kell eltalálnom.

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

A cél a New York-i Times Square-en van.

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

Lehetőségem van többször módosítani

a few times along that trajectory,

az űrhajóm pályáját.

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

De ehhez tudnom kell a helyét.

And tracking a spacecraft as it travels through deep space

Az űrhajó követése, miközben röppályáján az űrben halad,

is fundamentally a problem of measuring time.

alapvetően időmérési kérdés.

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

Nem tudom lemérni vonalzóval az űrhajóm távolságát,

But I can measure

de azt igen,

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

mennyi idő alatt teszi meg a jel az oda-vissza utat.

And the concept is exactly the same as an echo.

Az elv ugyanaz, mint a visszhangnál.

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

Ha a hegy előtt állva kurjantok egyet,

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

minél később hallom meg a visszhangot,

the further away that mountain is.

annál messzebb a hegy.

So we measure that signal time very, very accurately,

Roppant pontosan mérjük meg a jel idejét,

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

mert ha a másodperc töredékével elvétjük,

might mean the difference between your spacecraft safely and gently landing

ez azzal járhat, hogy a kiszemelt bolygó felszínén

nem valósul meg a biztonságos és kíméletes leszállás,

on the surface of another planet

or creating yet another crater on that surface.

vagy újabb krátert váj a felszínbe.

Just a tiny fraction of a second,

A másodperc tört részén múlik

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

a küldetés élete vagy halála.

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

A Földön roppant pontosan mérjük a jel idejét,

down to better than one-billionth of a second.

egészen egymilliárdod másodpercig.

But it has to be measured here on Earth.

De itt, a Földön kell mérjük.

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

A távoli űr kutatása terén egyensúlytalanság tapasztalható.

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

Igen apró dolgokat elképesztő távolra vagyunk képesek küldeni,

thanks to very large things here on our home planet.

a bolygónkon lévő óriási dolgoknak hála.

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

Például, ekkora egy parabolaantenna,

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

amelyen át a távoli űrben lévő űrhajóval beszélgetünk.

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

És az irányításra használt atomórák is nagyok.

The clocks and all of their supporting hardware

Az órák és a működtető hardverek akkorák,

can be up to the size of a refrigerator.

mint egy hűtőszekrény.

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

Ha ezt a berendezést el szeretnénk juttatni a távoli világűrbe,

that refrigerator needs to shrink down

a hűtőt akkorára kéne kicsinyítenünk,

into something that can fit inside the produce drawer.

amekkora beleférne a hűtőnk zöldségesdobozába.

So why does this matter?

Miért lényeges ez?

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

Nézzük meg még egyszer bátor fölfedezőnket, a Voyager–1-et!

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

A Voyager–1 most kb. 21 milliárd kilométerre jár tőlünk.

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

Tudják, több mint 40 év kellett hozzá.

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

A fénysebességgel haladó jelnek

több mint 40 óra kell az oda-vissza úthoz.

to get there and back again.

And here's the thing about these spacecraft:

Az űrhajóval még egy dolog van:

they move really fast.

nagyon gyorsan mozog.

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

A Voyager–1 nem áll meg és nem vár, amíg a Földről elküldjük az irányt,

Voyager 1 keeps moving.

hanem közben továbbmegy.

In that 40 hours that we are waiting

Mialatt mi 40 órát várunk itt

to hear that echo signal here on the Earth,

a Földön a visszhangjelre,

Voyager 1 has moved on by about 1.5 million miles.

a Voyager–1 kb. 2,4 millió km-rel ment tovább.

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

2,4 millió km-rel tovább, jórészt földerítetlen területekre.

So it would be great

Pompás lenne,

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

ha közvetlenül az űrhajónál tudnánk mérni a jel idejét.

But the miniaturization of atomic clock technology is ...

De az atomóra miniatürizálásának technológiája

well, it's difficult.

bonyolult.

Not only does the clock technology and all the supporting hardware

Nem elég, ha az órát

és a szükséges hardvert kicsinyítjük le,

need to shrink down,

but you also need to make it work.

hanem működtetnünk is kell.

Space is an exceptionally harsh environment,

Az űr szélsőségesen mostoha környezet,

and if one piece breaks on this instrument,

és ha az eszköz egyetlen alkatrésze elromlik,

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

nem küldhetünk utána szerelőt, hogy kicserélje,

and continue on our way.

majd útjára engedje.

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

Az űrhajó útja hónapokig, évekig,

even decades.

talán évtizedekig tarthat.

And designing and building a precision instrument that can support that

Erre szolgáló finommechanikai műszert tervezni és legyártani akkora művészet,

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

mint a tudomány és a mérnöki munka.

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

De az a jó, hogy remekül haladunk vele,

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

és hamarosan meglesznek az első eredmények

into a new age of atomic space clocks.

az atomórák új korszaka terén.

Soon we will be launching

Nemsokára meglesz az ionalapú atomóra,

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

amely alkalmas az űrutazáshoz.

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

Az óra képes teljesen megváltoztatni az irányítás módszerét.

This clock is so stable,

Olyan stabil,

it measures time so well,

olyan jól méri az időt,

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

hogy ha bekapcsolom,

and I walked away,

és magára hagyom,

I would have to come back nine million years later

elég kilencmillió év múlva megigazítanom,

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

mert csak akkor tér el egy másodperccel.

So what can we do with a clock like this?

Mit kezdhetünk efféle órával?

Well, instead of doing all of the spacecraft navigation

Ahelyett hogy az űrhajót

teljes egészében a Földről irányítanánk,

here on the Earth,

what if we let the spacecraft navigate themselves?

az magát is irányíthatja.

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

A fedélzeti önműködő irányítás vagy, mondjuk, önvezető űrhajó

is one of the top technologies needed

az egyik szükséges csúcstechnika,

if we are going to survive in deep space.

ha életben akarunk maradni a távoli űrben.

When we inevitably send humans to Mars or even further,

Mikor nyilván ember küldünk a Marsra vagy még messzebbre,

we need to be navigating that ship in real time,

valós időben kell irányítanunk az űrhajót,

not waiting for directions to come from Earth.

nem várhatunk Földről jövő utasításokra.

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

Ha az időmérésben csak a másodperc tört részével hibázunk,

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

az a küldetés sikerét veszélyezteti.

which is bad enough for a robotic mission,

Ez még robotirányítás esetén is rossz,

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

de gondoljunk bele a következményekbe, ha ember van a fedélzeten.

But let's assume that we can get our astronauts

De tételezzük fel, hogy biztonságosan leszállíthatjuk űrhajósainkat

safely to the surface of their destination.

a célzott felületre.

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

Amikor már ott vannak, helyben is tájékozódniuk kell.

Well, with this clock technology,

Ezzel az óratechnikával

we can now build GPS-like navigation systems

GPS-szerű irányítórendszert

at other planets and moons.

hozhatunk létre más bolygókon és holdakon.

Imagine having GPS on the Moon or Mars.

Képzeljük el, hogy van GPS-ünk a Holdon vagy a Marson.

Can you see an astronaut standing on the surface of Mars

Egy űrhajósnő áll éppen a Marson,

with Olympus Mons rising in the background,

háttérben az Olympus-hegy,

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

a Mars kiadású Google Mapsot böngészi,

to see where she is

keresi, hol van,

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

és berajzolja az útirányt, amely a keresett helyre vezeti.

Allow me to dream for a moment,

Hadd álmodozzak egy picit,

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

és beszéljünk az igen távoli jövőről,

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

mikor embert küldünk a Marsnál sokkal távolibb helyekre,

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

ahol földi irányító jelekre várni

is just not realistic.

egyszerűen nem reális.

Imagine in this scenario that we can have a constellation,

Képzeljük el, hogy rendelkezésünkre áll

a network of communication satellites scattered throughout deep space

az űrben elszórt távközlési műholdak hálózata,

broadcasting navigation signals,

amely irányítójeleket sugároz,

and any spacecraft picking up that signal

és a jeleket fogó bármely űrhajó

can travel from destination to destination to destination

közlekedhet az egyes rendeltetési helyek között,

with no direct tie to the Earth at all.

és ehhez nem kell a Földdel közvetlen kapcsolatot tartania.

The ability to accurately measure time in deep space

A pontos időmérés képessége

can forever change the way we navigate.

örökre megváltoztatja az űrhajózást.

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

De kiváló tudományos kutatást is eredményezhet.

You see, that same signal that we use for navigation

Az irányítójel valamit arról is elárul,

tells us something about where it came from

hogy honnan ered,

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

és az antennák közt megtett útról is szól.

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

Az így kapott adatok alapján

jobban modellezhetjük a Naprendszer bolygóinak légkörét.

better models of planetary atmospheres throughout our solar system.

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

Észlelhetjük igen távoli jeges holdak felszíni óceánjait,

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

tán még gravitációs hullámok apró fodrozódásait is.

Onboard autonomous navigation means we can support more spacecraft,

A fedélzeti önműködő irányítással több űrhajót kezelhetünk,

more sensors to explore the universe,

és a világegyetem fölfedezésére több érzékelőt.

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

Ez navigátorokat szabadít fel, mint pl. engem,

to work on finding the answers to other questions.

és így más kérdésekkel foglalkozhatunk.

And we still have a lot of questions to answer.

Még sok a megválaszolandó kérdésünk.

We know such precious little about this universe around us.

Alig tudunk valamit a köröttünk lévő világmindenségről.

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

Az utóbbi években mintegy 3000 ún. exobolygórendszert fedeztünk fel

outside of our own solar system,

Naprendszerünk határain kívül.

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

E rendszerekben majdnem 4000 exobolygó található.

To put that number in context for you:

A szám érzékeltetésére:

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

mikor gyerekkoromban először bolygókról tanultam,

there were nine,

csak kilencet ismertünk,

or eight if you didn't count Pluto.

vagy a Plútót nem számítva nyolcat.

But now there are 4,000.

De most 4000 ismert.

It is estimated that dark matter

Úgy becsüljük, hogy a sötét anyagból áll

makes up about 96 percent of our universe,

világmindenségünk 96%-a,

and we don't even know what it is.

és fogalmunk sincs, mi az.

All of the science returned

Minden tudásunk,

from all of our deep space missions combined

melyet távoli űrutazásokból szereztünk,

is just this single drop of knowledge

csak ismeretünk egyetlen cseppje

in a vast ocean of questions.

a kérdések hatalmas óceánjában.

And if we want to learn more,

Ha többet akarunk megtudni,

to discover more, to understand more,

fölfedezni, érteni,

then we need to explore more.

akkor többet kell kutatnunk.

The ability to accurately keep time in deep space

A pontos időmérés a távoli űrben

will revolutionize the way that we can explore this universe,

majd forradalmasítja a világmindenség fölfedezését,

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

és hozzájárulhat,

hogy föltárjuk féltve őrzött titkait.

that she holds so dear.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)