Tổ hợp Đồng hồ Nguyên tử trong Không gian (ACES) – thiết bị đo thời gian tối tân của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) – đã được lắp đặt thành công trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), đánh dấu sự khởi đầu của một chương mới trong lĩnh vực khoa học đo thời gian chính xác từ không gian.
ACES được phóng lên vào ngày 21-4-2025 trên tên lửa SpaceX Falcon 9 từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA ở Florida, Hoa Kỳ, trong khuôn khổ chuyến tiếp tế thương mại lần thứ 32 của SpaceX cho Trạm Vũ trụ Quốc tế. Vào ngày 25-4, cánh tay robot Canada của Trạm đã lắp đặt tải trọng này ở phía đối diện Trái Đất của phòng thí nghiệm Columbus thuộc ESA, nơi nó sẽ hoạt động trong 30 tháng.
Được phát triển bởi ESA cùng với các doanh nghiệp châu Âu do Airbus dẫn đầu, ACES mang theo những đồng hồ nguyên tử chính xác nhất từng được phóng vào không gian: PHARAO – một đồng hồ phun hạt dựa trên nguyên tử caesium do cơ quan vũ trụ Pháp CNES phát triển – và Maser Hydro trong Không gian do Safran Timing Technologies ở Thụy Sĩ chế tạo.
Hai đồng hồ siêu chính xác này sẽ hoạt động cùng với một hệ thống liên kết vi sóng và laser tiên tiến để truyền thời gian từ quỹ đạo với độ chính xác chưa từng có, cho phép ACES thiết lập một “mạng lưới đồng hồ,” so sánh những chiếc đồng hồ chính xác nhất trên Trái Đất và trong không gian nhằm khám phá bản chất của thời gian, kiểm nghiệm thuyết tương đối rộng và mở đường cho việc tái định nghĩa giây dựa trên các đồng hồ quang học thế hệ mới.
Với việc lắp đặt đã hoàn tất, bước tiếp theo là khởi động hệ thống lần đầu tiên, dự kiến diễn ra vào ngày 28-4. Việc kích hoạt ban đầu này sẽ thiết lập liên lạc với bộ phận điều khiển mặt đất, cho phép truyền dữ liệu từ ACES về Trái Đất – và nhận lệnh điều khiển gửi từ kỹ sư dưới mặt đất tới ACES – đồng thời ổn định hệ thống nhiệt chuẩn bị cho các hoạt động của đồng hồ.
Một giai đoạn vận hành thử kéo dài sáu tháng sẽ diễn ra tiếp theo, trong đó các kỹ sư và nhà khoa học sẽ hiệu chỉnh các thiết bị, kiểm tra các liên kết truyền thời gian và đánh giá hiệu suất của các đồng hồ ACES. ACES sẽ kết nối với các đồng hồ tại các trạm mặt đất được lựa chọn nhiều lần mỗi ngày khi ISS bay quanh Trái Đất.
Khi có nhiều đồng hồ nằm trong cùng một trường quan sát của Trạm, chẳng hạn như hai đồng hồ đặt ở châu Âu, ACES có thể đạt được độ chính xác ở mức một phần mười triệu tỷ, tức khoảng 10 phần triệu tỷ giây, chỉ trong vài ngày – độ chính xác cao hơn từ một đến hai bậc so với các hệ thống hiện tại sử dụng vệ tinh dẫn đường như GPS. Các phép so sánh giữa các đồng hồ ở những châu lục khác nhau – vốn chưa từng được so sánh trực tiếp với độ chính xác như vậy – sẽ mất khoảng một tuần.
Đến cuối giai đoạn vận hành thử, các thông số hoạt động tối ưu cho PHARAO sẽ được xác định. ACES sau đó sẽ bắt đầu giai đoạn nghiên cứu khoa học kéo dài hai năm, với mười phiên thu thập dữ liệu, mỗi phiên kéo dài 25 ngày. Sau khi dữ liệu được đội ngũ khoa học ACES xác nhận, các kết quả sẽ được chia sẻ với cộng đồng khoa học toàn cầu, mở ra những chân trời mới trong vật lý cơ bản và khoa học về thời gian.
Hình mô phỏng ACES bên ngoài phòng thí nghiệm Columbus của ESA trên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Ảnh: ESA
