Cientistas chineses avançaram na navegação sem satélites ao criar na China um novo cristal para relógios atómicos de tório.

Relógios nucleares de tório-229: novo cristal pode torná-los 10 a 1000 vezes mais precisos do que os relógios atómicos atuais

Investigadores da Universidade de Xinjiang, na China, desenvolveram um novo cristal que pode ajudar a construir relógios nucleares baseados em tório-229. Em teoria, estes relógios poderão vir a ser 10 a 1000 vezes mais precisos do que os relógios atómicos atuais e revelar-se úteis em locais onde os sistemas GPS funcionam mal ou simplesmente não funcionam.

Trata-se de uma tecnologia pensada прежде de tudo para a medição extremamente precisa do tempo. O tempo é a base da navegação: os smartphones, os sistemas por satélite e outras soluções de navegação determinam a localização pela rapidez com que os sinais chegam às fontes. Quanto mais exatos forem os relógios, mais precisa será também a navegação.

Na navegação sem GPS, o essencial é conhecer pelo menos as coordenadas iniciais. Num submarino, por exemplo, podem ser as coordenadas da base ou do ponto de lançamento. Os giroscópios e acelerómetros instalados a bordo calculam a velocidade e a direção. Para perceber quanto o submarino se deslocou, é preciso saber a velocidade e o tempo, e assim é possível determinar a distância. Este é um ponto crítico, porque, se o tempo for impreciso, o erro nos cálculos cresce rapidamente; se for ultrafino, o erro mantém-se mínimo.

Um sistema autónomo está sempre a recalcular as coordenadas e a determinar por si próprio para onde o objeto se moveu, durante quanto tempo e onde se encontra naquele momento. É assim que funciona a navegação inercial. Num sistema deste tipo, até o menor desvio no tempo - por exemplo, de um segundo - pode transformar-se em quilómetros de erro ao fim de horas ou dias, sobretudo em sistemas como submarinos ou veículos espaciais. Os relógios nucleares resolvem este problema graças à estabilidade no cálculo do tempo: o erro acumula-se muito mais lentamente e é possível permanecer durante muito tempo sem GPS.

Como o GPS não funciona debaixo de água, os submarinos vêm à superfície de tempos a tempos para corrigir os parâmetros do sistema. Com relógios nucleares, um submarino poderia passar semanas sem emergir e, ainda assim, saber com precisão a sua posição. No caso dos satélites, os relógios nucleares proporcionam uma navegação quase autónoma.

A nova solução é especialmente interessante porque o GPS é vulnerável a interferências, bloqueio de sinal e falsificação de sinais, além de não ser adequado para utilização debaixo de água e no subsolo. Para submarinos, mísseis e veículos de exploração em grandes profundidades ou no espaço, esta limitação é séria. Os relógios nucleares, ao contrário dos relógios atómicos convencionais, deverão ser menos sensíveis à temperatura, às vibrações e aos campos magnéticos, porque se baseiam nas oscilações do núcleo atómico.

A grande dificuldade continuava a ser a criação de uma fonte de radiação ultravioleta ultrafina com um comprimento de onda de cerca de 148,3 nm, necessária para trabalhar com tório-229. O novo cristal, segundo a descrição, é capaz de converter a luz do laser em ultravioleta com um comprimento de onda de 145,2 nm, o que estabeleceu um novo recorde e aproximou a tecnologia da aplicação prática.

Se estes relógios nucleares chegarem a transformar-se num dispositivo funcional, poderão oferecer uma navegação autónoma mais fiável para submarinos, mísseis e veículos espaciais que precisam de se orientar sem ligação permanente à Terra. Estes sistemas não substituirão totalmente o GPS, mas poderão reduzir de forma significativa a dependência dele.