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

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Tradutor: Raissa Mendes Revisor: Maricene Crus

Six months ago,

Seis meses atrás,

I watched with bated breath

assisti com o coração acelerado

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

à aterrissagem da sonda InSight, da NASA, na superfície de Marte.

Two hundred meters,

Duzentos metros,

80 meters,

80 metros,

60, 40, 20, 17 meters.

60... 40... 20... 17 metros.

Receiving confirmation of successful touchdown

Receber a confirmação do pouso bem-sucedido

was one of the most ecstatic moments of my life.

foi um dos momentos de maior êxtase da minha vida.

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

E ouvir essa notícia só foi possível devido a dois pequenos cubos

that went along to Mars with InSight.

que foram para Marte com a InSight.

Those two cube sets essentially livestreamed InSight's telemetry

Basicamente, esses cubos transmitiram ao vivo a telemetria da InSight

back to Earth,

para a Terra,

so that we could watch in near-real time

permitindo-nos assistir, quase em tempo real,

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

à InSight descer chispando para a superfície do planeta vermelho,

hitting the atmosphere of Mars

atingindo a atmosfera de Marte

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

a uma velocidade máxima de cerca de 19 mil km/hora.

Now, that event was livestreamed to us

O evento foi transmitido ao vivo para nós,

from over 90 million miles away.

a mais de 145 milhões de km de distância.

It was livestreamed from Mars.

Foi transmitido ao vivo de Marte.

Meanwhile,

Enquanto isso,

the two Voyager spacecraft --

as duas sondas espaciais Voyager,

now, these are these two almost unbelievably intrepid explorers.

duas exploradoras incrivelmente intrépidas,

They were launched

foram lançadas no mesmo ano

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

em que fomos apresentados a Han Solo.

for the first time.

And they are still sending back data from interstellar space

E elas continuam a enviar dados do espaço interestelar

over 40 years later.

mais de 40 anos depois.

We are sending more spacecraft further into deep space

Cada vez mais, estamos enviando mais sondas

a distâncias maiores dentro do espaço profundo.

than ever before.

But every one of those spacecraft out there

Mas cada uma dessas sondas espaciais

depends on its navigation being performed

depende que sua navegação seja realizada

right here at Earth

aqui mesmo da Terra,

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

para informar onde ela está e, mais importante ainda,

where it is going.

para onde está indo.

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

E o motivo de fazermos a navegação daqui da Terra é muito simples:

spacecraft are really bad at telling the time.

as naves espaciais não são boas em informar as horas.

But if we can change that,

Mas, se conseguirmos mudar isso,

we can revolutionize the way we explore deep space.

poderemos revolucionar a maneira de explorar o espaço profundo.

Now, I am a deep space navigator,

Sou uma navegadora do espaço profundo,

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

e certamente devem estar pensando: "Que trabalho é esse?"

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

Bem, é um trabalho muito especial e divertido.

I steer spacecraft,

Eu piloto naves espaciais

from the moment they separate from their launch vehicle

do momento em que se separam do veículo de lançamento

to when they reach their destination in space.

ao momento em que chegam a seu destino no espaço.

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

E esses destinos, digamos, por exemplo, Marte ou Júpiter,

they are really far away.

ficam muitíssimo longe daqui.

To put my job in context for you:

Para lhes dar a dimensão disso,

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

é como se eu estivesse aqui em Los Angeles e lançasse uma flecha

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

para acertar um alvo do tamanho de uma moeda de US$ 0,25

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

na Times Square, em Nova York.

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

Bem, posso ajustar o curso da minha nave espacial

a few times along that trajectory,

algumas vezes durante a trajetória,

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

mas, para tanto, preciso saber onde ela está.

And tracking a spacecraft as it travels through deep space

E rastrear uma nave durante sua jornada pelo espaço profundo

is fundamentally a problem of measuring time.

é basicamente uma questão de medir o tempo.

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

Não posso pegar uma régua e medir a que distância está a sonda.

But I can measure

Mas consigo medir

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

quanto tempo um sinal leva para ir até ela e voltar.

And the concept is exactly the same as an echo.

É a mesma ideia do eco.

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

Se eu gritar na direção de uma montanha,

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

quanto mais tempo levar para eu ouvir meu eco de volta,

the further away that mountain is.

mais afastada estará a montanha.

So we measure that signal time very, very accurately,

Então, medimos com muita precisão o tempo que o sinal leva para ir e voltar,

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

porque errar, mesmo que apenas por uma pequena fração de segundo,

might mean the difference between your spacecraft safely and gently landing

pode significar a diferença entre a nave pousar com segurança e suavidade

on the surface of another planet

na superfície de outro planeta

or creating yet another crater on that surface.

ou abrir mais uma cratera naquela superfície.

Just a tiny fraction of a second,

Uma pequena fração de segundo

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

pode ser a diferença entre a vida ou a morte de uma missão.

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

Assim, medimos o tempo do sinal com muita precisão aqui da Terra,

down to better than one-billionth of a second.

com uma precisão maior do que um bilionésimo de segundo.

But it has to be measured here on Earth.

Mas precisa ser medido aqui da Terra.

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

Há um grande desequilíbrio

quando se trata de explorar o espaço profundo.

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

Historicamente, conseguimos enviar coisas pequenas para bem longe

thanks to very large things here on our home planet.

graças a coisas muito grandes aqui em nosso planeta natal.

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

Como exemplo, este é o tamanho de uma antena parabólica

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

que usamos para conversar com essas naves espaciais.

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

E os relógios atômicos que usamos para navegar também são grandes.

The clocks and all of their supporting hardware

Os relógios e toda sua estrutura de apoio

can be up to the size of a refrigerator.

podem ter o tamanho de uma geladeira.

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

Mas, se quisermos tentar enviar esse recurso para o espaço profundo,

that refrigerator needs to shrink down

essa geladeira vai precisar encolher

into something that can fit inside the produce drawer.

para algo do tamanho de sua gaveta de verduras.

So why does this matter?

E qual a importância disso?

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

Bem, vamos lembrar a Voyager 1, uma de nossas intrépidas exploradoras.

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

A Voyager 1 acabou de ultrapassar 20 bilhões de km de distância.

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

Como se sabe, ela demorou mais de 40 anos para chegar lá,

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

e é preciso que um sinal viaje na velocidade da luz por mais de 40 horas

to get there and back again.

para chegar a ela e voltar.

And here's the thing about these spacecraft:

E as naves espaciais têm uma coisa:

they move really fast.

elas se movem muito rápido.

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

E a Voyager 1 não para pra aguardar instruções da Terra.

Voyager 1 keeps moving.

Ela continua se movendo.

In that 40 hours that we are waiting

Nessas 40 horas em que ficamos esperando ouvir aquele eco do sinal aqui na Terra,

to hear that echo signal here on the Earth,

Voyager 1 has moved on by about 1.5 million miles.

a Voyager 1 já terá avançado cerca de 2,4 milhões km.

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

São mais 2,4 milhões de km em território vastamente desconhecido.

So it would be great

Então seria ótimo

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

se pudéssemos medir esse tempo na própria sonda espacial.

But the miniaturization of atomic clock technology is ...

Mas a miniaturização da tecnologia de relógio atômico é difícil.

well, it's difficult.

Not only does the clock technology and all the supporting hardware

A tecnologia do relógio e todo o maquinário de apoio

need to shrink down,

não só precisam encolher,

but you also need to make it work.

como também precisam funcionar bem.

Space is an exceptionally harsh environment,

O espaço é um ambiente excepcionalmente hostil

and if one piece breaks on this instrument,

e, se uma peça desse instrumento quebrar,

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

não dá simplesmente para enviar um técnico para trocá-la

and continue on our way.

e seguir viagem.

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

As jornadas realizadas por essas sondas podem durar meses, anos,

even decades.

até mesmo décadas.

And designing and building a precision instrument that can support that

Projetar e construir um instrumento de precisão que aguente isso

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

é tanto arte quanto ciência e engenharia.

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

Mas a boa notícia é que estamos fazendo um progresso incrível,

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

e já estamos engatinhando

into a new age of atomic space clocks.

numa nova era de relógios espaciais atômicos.

Soon we will be launching

Em breve estaremos lançando

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

um relógio atômico com base em íons, próprio para o espaço.

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

E esse relógio tem o potencial de mudar a navegação completamente.

This clock is so stable,

Ele é tão estável,

it measures time so well,

e mede o tempo tão bem

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

que, se eu colocá-lo aqui, ligá-lo

and I walked away,

e for embora,

I would have to come back nine million years later

eu teria de voltar 9 milhões de anos depois

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

para a medição desse relógio estar um segundo adiantado ou atrasado.

So what can we do with a clock like this?

Portanto, o que podemos fazer com um relógio assim?

Well, instead of doing all of the spacecraft navigation

Bem, e se, em vez de conduzirmos a navegação da nave aqui da Terra,

here on the Earth,

what if we let the spacecraft navigate themselves?

a deixássemos navegar por si mesma?

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

Navegação autônoma a bordo, ou uma espaçonave autônoma,

is one of the top technologies needed

é uma das principais tecnologias necessárias

if we are going to survive in deep space.

se quisermos sobreviver no espaço profundo.

When we inevitably send humans to Mars or even further,

Quando inevitavelmente enviarmos seres humanos para Marte ou mais longe,

we need to be navigating that ship in real time,

vamos precisar navegar essa nave em tempo real,

not waiting for directions to come from Earth.

sem esperar instruções da Terra.

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

E errar na medição desse tempo, mesmo por uma pequena fração de segundo,

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

pode significar a diferença entre a vida ou morte de uma missão,

which is bad enough for a robotic mission,

o que já é ruim o bastante para uma missão robótica,

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

mas pensem nas consequências se houver uma tripulação humana a bordo.

But let's assume that we can get our astronauts

Mas suponhamos que podemos levar nossos astronautas

safely to the surface of their destination.

com segurança ao seu destino.

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

Uma vez lá, imagino que eles queiram saber como se situar.

Well, with this clock technology,

Com a tecnologia desse relógio,

we can now build GPS-like navigation systems

agora podemos construir sistemas de navegação tipo GPS

at other planets and moons.

em outros planetas e luas.

Imagine having GPS on the Moon or Mars.

Imaginem ter GPS na Lua ou em Marte.

Can you see an astronaut standing on the surface of Mars

Conseguem imaginar uma astronauta em pé na superfície de Marte,

with Olympus Mons rising in the background,

com o Monte Olimpo ao fundo,

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

enquanto ela consulta o Google Maps, edição Marte,

to see where she is

para ver sua localização

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

e traçar um curso para ir aonde precisa?

Allow me to dream for a moment,

Permitam-me sonhar um pouco

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

e falar sobre algo bem distante no futuro,

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

quando estivermos enviando humanos a lugares muito mais distantes que Marte,

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

lugares onde aguardar um sinal da Terra para navegar

is just not realistic.

simplesmente não seja possível.

Imagine in this scenario that we can have a constellation,

Imaginem que nesse cenário possamos ter uma constelação,

a network of communication satellites scattered throughout deep space

uma rede de satélites de comunicação espalhados por todo o espaço profundo,

broadcasting navigation signals,

transmitindo sinais de navegação.

and any spacecraft picking up that signal

E qualquer espaçonave que capte esse sinal

can travel from destination to destination to destination

possa viajar de um lugar a outro

with no direct tie to the Earth at all.

sem nenhuma ligação direta com a Terra.

The ability to accurately measure time in deep space

A capacidade de medir o tempo de forma precisa no espaço profundo

can forever change the way we navigate.

pode mudar para sempre nosso modo de navegar.

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

Mas também tem um potencial científico bem legal.

You see, that same signal that we use for navigation

Vejam só, o mesmo sinal que usamos para navegação

tells us something about where it came from

nos diz algo sobre de onde ele veio

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

e o caminho percorrido em sua jornada de antena para antena.

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

E essa jornada nos fornece dados para criar melhores modelos

better models of planetary atmospheres throughout our solar system.

de atmosferas planetárias em todo o nosso Sistema Solar.

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

Podemos detectar oceanos subterrâneos em longínquas luas geladas

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

e, quem sabe, até pequenas ondulações no espaço

resultantes da gravidade relativística.

Onboard autonomous navigation means we can support more spacecraft,

Navegação autônoma a bordo

significa apoio a mais naves espaciais,

more sensors to explore the universe,

mais sensores para explorar o Universo,

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

além de liberar navegadores, pessoas como eu,

to work on finding the answers to other questions.

para trabalhar na busca de respostas para outras perguntas.

And we still have a lot of questions to answer.

E ainda temos muitas delas a serem respondidas.

We know such precious little about this universe around us.

Sabemos muito pouco sobre o Universo ao nosso redor.

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

Nos últimos anos, descobrimos quase 3 mil sistemas planetários

outside of our own solar system,

fora do nosso próprio Sistema Solar,

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

e esses sistemas são o lar de quase 4 mil exoplanetas.

To put that number in context for you:

Para dar uma ideia do que isso significa,

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

a primeira vez que estudei os planetas, quando criança,

there were nine,

havia nove,

or eight if you didn't count Pluto.

ou oito, se não contarmos Plutão.

But now there are 4,000.

Mas agora existem 4 mil.

It is estimated that dark matter

Estima-se que a matéria escura

makes up about 96 percent of our universe,

componha cerca de 96% do nosso Universo,

and we don't even know what it is.

e nem sabemos o que ela é.

All of the science returned

Toda a ciência aprendida

from all of our deep space missions combined

de todas as missões combinadas ao nosso espaço profundo

is just this single drop of knowledge

é apenas uma gota de conhecimento

in a vast ocean of questions.

em um vasto oceano de perguntas.

And if we want to learn more,

E, se quisermos saber mais,

to discover more, to understand more,

descobrir e entender mais,

then we need to explore more.

então temos de explorar mais.

The ability to accurately keep time in deep space

A capacidade de manter a precisão do tempo no espaço profundo

will revolutionize the way that we can explore this universe,

vai revolucionar o modo de explorarmos este Universo,

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

e pode ser apenas uma das chaves para desvendar alguns desses segredos

that she holds so dear.

que o Universo guarda com tanto zelo.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos) (Vivas)