در زمین، ممکن است چند ثانیه تاخیر در ساعت مچی شما مهم نباشد، اما عملکردهای حیاتی سازه‌های فضایی نیاز به دقت تا یک میلیاردم ثانیه یا کمتر دارند. برای مثال، ناوبری با سامانه GPS به سیگنال‌های زمانی دقیق از ماهواره‌ها متکی است تا مکان‌ها را به دقت مشخص کند. سه تیم در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا، در حال کار برای ارتقا زمان‌سنجی برای اکتشافات فضایی هستند. یکی از تیم‌ها روش‌های همگام‌سازی ساعت‌های کوانتومی بسیار دقیق را برای کمک به ارتباطات و ناوبری سازه‌های فضایی توسعه می‌دهد.
تیم دیگر گادرد در حال کار بر روی استفاده از تکنیک همگام‌سازی ساعت‌ها در پلتفرم‌های فضایی است تا تلسکوپ‌ها به صورت تجمیعی به عنوان یک رصدخانه عظیم عمل کنند. تیم سوم نیز در حال توسعه یک ساعت اتمی برای سازه‌های فضایی بر اساس عنصر شیمیایی استرانتیوم است تا مشاهدات علمی‌ای که با فناوری‌های فعلی ممکن نیست را امکان‌پذیر کند.
همگام‌سازی ساعت‌ها در سراسر منظومه شمسی
جامعه برای بسیاری از عملکردهای حیاتی مانند مدیریت شبکه برق، بازگشایی بازار سهام، معاملات مالی و بسیاری موارد دیگر به همگام‌سازی ساعت‌ها نیاز دارد. ناسا از همگام‌سازی ساعت‌ها برای تعیین موقعیت سازه‌های فضایی و تنظیم پارامترهای ناوبری استفاده می‌کند. اگر دو ساعت را همگام‌سازی کنید، ممکن است انتظار داشته باشید که آنها برای همیشه همسان حرکت کنند.
در واقعیت، هرچه زمان بیشتری بگذرد، ساعت‌ها ناهمگام می‌شوند؛ به ویژه اگر این ساعت‌ها روی سازه‌های فضایی‌ای باشند که با سرعت ده‌ها هزار کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند. رودریگز پرز (Rodriguez Perez)، محقق ناسا، به دنبال توسعه یک روش جدید برای همگام‌سازی دقیق این ساعت‌ها و نگه داشتن آنها با استفاده از فناوری کوانتومی است.
در فیزیک کوانتومی، دو ذره زمانی که مانند یک شی واحد رفتار می‌کنند و دو حالت را به طور همزمان اشغال می‌کنند، درهم‌تنیده می‌شوند. برای ساعت‌ها، اعمال پروتکل‌های کوانتومی به فوتون‌های درهم‌تنیده می‌تواند راهی دقیق و امن برای همگام‌سازی ساعت‌ها در فواصل طولانی فراهم کند. در حالی که همگام‌سازی ساعت‌ها در حال حاضر با استفاده از GPS انجام می‌شود، این پروتکل می‌تواند امکان همگام‌سازی دقیق ساعت‌ها را در مکان‌هایی که دسترسی به GPS محدود است، مانند ماه یا فضای عمیق، فراهم کند.
تلسکوپ‌های بزرگتر، تصاویر بهتر
در نجوم، قاعده کلی این است که هرچه تلسکوپ بزرگتر باشد، تصاویر بهتری ارائه می‌دهد. گوان یانگ (Guan Yang)، فیزیکدان نوری در مرکز گادرد ناسا (NASA’s Goddard Space Flight Center)، می‌گوید: «اگر بتوانیم تلسکوپی به بزرگی زمین داشته باشیم، تصاویر با وضوح بسیار بالا از فضا خواهیم داشت، اما این عملی نیست. آنچه می‌توانیم انجام دهیم این است که چندین تلسکوپ در مکان‌های مختلف داشته باشیم و هر تلسکوپ سیگنال را با دقت زمانی بالا ضبط کند. سپس می‌توانیم مشاهدات آنها را به هم متصل کنیم و یک تصویر با وضوح فوق‌العاده بالا تولید کنیم.»
این ایده که مشاهدات شبکه‌ای از تلسکوپ‌های کوچکتر را به هم متصل کنیم تا قدرت یک تلسکوپ بزرگتر را ایجاد کنیم، به نام تداخل‌سنجی با پایه بسیار بلند (VLBI) شناخته می‌شود.
ساعت اتمی برای سفرهای فضایی
هالی لئوپاردی (Holly Leopardi)، فیزیکدان ناسا در مرکز گادرد، در حال تحقیق بر روی ساعت‌های اتمی نوری است که دقت بیشتری نسبت به ساعت‌های اتمی فعلی دارند. تیم او در حال توسعه نسخه‌ای از این ساعت‌ها به نام ساعت اتمی نوری یون استرانتیوم (به اختصار OASIC)، برای استفاده در سازه‌های فضایی است.
برخلاف ساعت‌های فعلی که از فرکانس‌های مایکروویو استفاده می‌کنند، OASIC از فرکانس‌های نوری بهره می‌برد که نوسانات بسیار سریع‌تری دارند و دقت زمان‌سنجی را بهبود می‌بخشند. این فناوری حدود ۱۰۰ برابر دقیق‌تر از ساعت‌های اتمی فعلی در سازه‌های فضایی است و می‌تواند به امتشافات علمی جدیدی که قبلا ممکن نبودند، کمک کند.
