Satu kesalahan kecil dalam hitungan waktu bisa mengacaukan navigasi misi di orbit maupun di ruang angkasa. Karena itu, NASA menempatkan jam atom sebagai salah satu komponen paling penting untuk menjaga semua operasi tetap presisi.
Jam biasa tidak cukup andal untuk kebutuhan seperti ini karena akurasinya mudah turun saat dipakai lama. Pada perangkat yang terus bekerja di luar angkasa, selisih sangat kecil bisa menumpuk dan berubah menjadi gangguan besar.
Kenapa Jam Kuarsa Tidak Lagi Cukup
Jam digital memang memakai kristal kuarsa yang berosilasi 32.768 kali per detik. Secara teori, ritme itu bisa dihitung menjadi satu detik, tetapi dalam praktiknya kristal kuarsa melambat seiring waktu.
Dalam satu jam saja, jam kuarsa bisa meleset satu nanodetik. Setelah enam minggu, selisih itu dapat membesar menjadi setidaknya satu milidetik dan membuat pengukuran waktu presisi makin sulit dijaga.
Jam Atom Mengandalkan Sifat Dasar Atom
Jam atom bekerja dengan pendekatan yang berbeda karena memanfaatkan sifat alami atom. Atom dari unsur yang sama identik, tidak aus, dan tidak melambat seperti komponen buatan manusia.
Saat atom menerima energi dengan frekuensi tertentu, elektronnya berpindah orbit. Frekuensi itu lalu diukur untuk menghasilkan waktu yang jauh lebih tepat.
Jam atom tetap memakai osilator kristal kuarsa, tetapi sistemnya mengoreksi kapan kuarsa harus disesuaikan agar akurasinya kembali terjaga. Koreksi mandiri inilah yang membuat jam atom unggul jauh dibanding jam buatan manusia lainnya.
Pentingnya Jam Atom Untuk Satelit Dan GPS
NASA memasang jam atom pada setiap perangkat yang diluncurkan ke ruang angkasa atau orbit. Satelit GPS juga menggunakannya, meski tetap menerima pembaruan waktu dari jam berbasis darat yang lebih stabil.
Jam di darat tidak bisa bertahan di luar angkasa, tetapi tetap menjadi acuan penting untuk menjaga ketepatan waktu satelit. Tanpa acuan yang presisi, navigasi dan operasi bisa ikut terganggu.
DSAC Dibuat Untuk Misi Lebih Jauh
NASA juga mengembangkan jam atom khusus yang dirancang bertahan jauh dari Bumi. Salah satunya adalah Deep Space Atomic Clock atau DSAC, yang diluncurkan pada 2019 sebagai versi miniatur dari teknologi jam atom berbasis Bumi.
DSAC memakai energi lebih rendah dan mengecilkan ukuran teknologi yang sebelumnya dipakai pada jam atom konvensional. Kunci utamanya ada pada ion merkuri, bukan atom netral seperti pada banyak jam atom lain.
Ion merkuri bermuatan sehingga bisa ditahan dalam perangkap elektromagnetik yang lebih tahan terhadap kondisi ruang angkasa. Cara ini membantu DSAC menghindari gangguan lingkungan yang bisa memicu kesalahan frekuensi pada atom di dalam ruang vakum.
Presisi Yang Dibutuhkan Untuk Perjalanan Ke Mars
Dalam pengukuran, DSAC diklaim bisa 50 kali lebih akurat daripada jam atom pada satelit GPS. Driftnya hanya kurang dari satu nanodetik setiap empat hari, atau setara dengan kesalahan satu detik setelah 10 juta tahun.
Bagi NASA, presisi seperti ini bukan sekadar keunggulan teknis. Untuk misi yang makin jauh, termasuk perjalanan ke Mars, ketepatan waktu menjadi fondasi navigasi, komunikasi, dan kendali misi yang lebih andal.