Conform declarațiilor lui Simon Weinberg, șeful proiectului ACES din cadrul ESA, timpul este esențial pentru funcționarea calculatoarelor și a sistemelor de geolocație prin satelit, având un rol important în „toate ecuațiile fizicii”.
În anul 1915, Albert Einstein a revoluționat percepția noastră asupra timpului, care fusese considerat universal și absolut. În teoria sa a relativității generale, el a prezis că timpul nu este constant, ci încetinește în apropierea unui obiect masiv. De exemplu, timpul trece mai repede în vârful Turnului Eiffel decât la baza sa, deși acest „efect Einstein” este infinitesimal. Cu toate acestea, devine semnificativ pe măsură ce ne deplasăm în spațiu.
Ceasurile atomice de pe sateliții de geolocație, care orbitează la o altitudine de 20.000 km, sunt cu 40 de microsecunde mai rapide în fiecare zi comparativ cu cele de pe Pământ.
Scopul misiunii europene este de a îmbunătăți măsurarea acestei „deplasări gravitaționale” cu două zecimale, atingând o precizie de o milionime, utilizând cele două ceasuri atomice din rețeaua ACES.
La bordul unei rachete SpaceX Falcon 9, ACES va decola luni de la Cape Canaveral din Florida (SUA) la ora 08:15 GMT, îndreptându-se spre ISS, situat la o altitudine de 400 km. Un braț robotizat va poziționa satelitul în afara stației, pe modulul Columbus, unde va rămâne timp de 30 de luni pentru a colecta date.
Începând din 1967, secunda a fost redefinită ca un „tic-tac” regulat al unui atom. Primul ceas, PHARAO, proiectat de Centrul Național Francez pentru Studii Spațiale (CNES), va utiliza un tub de vid ultra-înalt, în care atomii vor fi răciți cu laser la o temperatură apropiată de zero absolut (-273°C). Această condiție va permite o măsurare mai precisă a vibrațiilor atomilor, comparativ cu cele realizate pe Pământ.
Secunda este definită ca echivalentul a 9.192.631.770 de perioade ale unei unde electromagnetice emise de un atom de cesiu 133 în timpul schimbării stării sale energetice. PHARAO va funcționa ca un „diapazon” care reproduce această definiție, conform explicațiilor lui Philippe Laurent, responsabilul activităților ACES/PHARAO la Observatorul din Paris.
Un al doilea ceas, un maser cu hidrogen dezvoltat în Elveția, va acționa ca un „metronom” pentru a menține stabilitatea acestuia, deviant doar cu o secundă la fiecare 300 de milioane de ani. Aceasta reprezintă o realizare tehnologică deosebită, desfășurată pe parcursul a mai mult de 30 de ani, plină de întârzieri și dificultăți. Între timp, ceasurile optice, care utilizează frecvențe mult mai înalte și sunt de 100 de ori mai precise, au fost deja dezvoltate pe Pământ.
În ciuda faptului că această nouă generație de ceasuri va „depăși ceasurile atomice în viitor”, tehnologia este încă considerată „relativ tânără”, iar niciunul dintre aceste ceasuri nu a fost plasat pe orbită până acum. Weinberg a subliniat unicitatea misiunii ACES, care va transmite semnalul său la sol prin intermediul unei legături cu microunde. În Europa, Marea Britanie, Japonia și Statele Unite, nouă terminale vor compara semnalul cu ora măsurată de propriile lor ceasuri.
Diferențele în măsurători vor fi analizate pentru a determina dacă rezultatul este conform cu predicțiile teoriei relativității. În caz contrar, „se va deschide o nouă fereastră în lumea fizicii”. Fizicienii vor fi nevoiți să ajusteze ecuațiile lui Einstein pentru a le aduce în concordanță cu observațiile, ceea ce ar putea conduce la progrese în căutarea Sfântului Graal al fizicii: reconcilierea relativității generale cu fizica cuantică, două teorii care, deși funcționează remarcabil de bine, au fost până acum incompatibile.
