A longa e sinuosa estrada tecnológica para o GPS em todos os carros

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Você já se perdeu enquanto dirigia? Provavelmente não recentemente graças à navegação GPS.

O sistema de navegação / infotainment com tela de toque em todos os carros ou caminhões novos que alguns denominam coloquialmente como "o GPS" é a tecnologia que hoje em dia é um dado adquirido. De fato, é tão onipresente que é difícil imaginar veículos novos sem eles (embora esses veículos existissem – as pessoas usavam mapas e toca-discos) Mas o caminho para as telas sensíveis ao toque de navegação de hoje é sinuoso, marcado por um trio de tecnologias em evolução que se desenvolveram ao longo de décadas. Demorou um pouco até que essas inovações se unissem para acabar com o humilde – sem mencionar difícil de ler e redobrar – o roteiro.

Na próxima vez que você não souber chegar a algum lugar e precisar confiar nos mapas incorporados no visor do seu carro, poderá agradecer ao relógio atômico, às constelações de satélites que alimentam os sistemas de posicionamento global e a humilde tela de toque.

Que horas são, realmente?

Das três tecnologias que levaram à inevitável capacidade de GPS de hoje, o relógio atômico pode ser o mais inesperado. Mas é crucial para a tecnologia GPS. Cada satélite GPS contém vários relógios atômicos que calculam o tempo para cada sinal de GPS dentro de 100 bilionésimos de segundo. Isso permite que os bancos localizem a hora e o local do caixa eletrônico que você usou para depositar um cheque, permitindo precisão de registro de data e hora em todas as transações financeiras. Ele permite que a Administração Federal de Aviação rastreie com precisão condições meteorológicas perigosas usando sua rede de radares meteorológicos Doppler. Ele permite que seu provedor de celular compartilhe seu espectro de rádio limitado com mais eficiência, para que você possa sempre fazer sua ligação. E garante às emissoras digitais que todas as músicas cheguem à mesma estação ao mesmo tempo, independentemente de onde você estiver.

(E, não, apesar do nome, os relógios atômicos não são radioativos. Obrigado por perguntar.)

Como um relógio tradicional, os relógios atômicos rastreiam o tempo usando a oscilação. Um relógio tradicional conta os carrapatos criados pelas oscilações de um pêndulo. Um relógio de pulso mecânico usa a energia de uma mola principal da ferida passada através de uma série de engrenagens para uma roda de balanço, que oscila para frente e para trás. Um relógio digital usa as oscilações de um cristal de quartzo ou as oscilações da linha de energia. Independentemente da tecnologia, todos eles usam a oscilação como uma maneira de rastrear o tempo, e o relógio atômico também.

Um relógio atômico emprega um oscilador elétrico regulado pelo movimento de oscilação natural de um átomo entre a carga positiva no núcleo e a nuvem de elétrons circundante. Essa oscilação nunca varia; portanto, ao contrário dos relógios tradicionais, a frequência do oscilador pode ser usada para cronometragem extraordinariamente exata.

A idéia foi desenvolvida pelo professor de física da Universidade Columbia Isidor Rabi em 1945, usando uma técnica que ele desenvolveu na década de 1930 chamada ressonância magnética de feixe atômico. Isso poderia medir com precisão as propriedades magnéticas dos núcleos atômicos, detectando estados únicos de rotação de átomos e moléculas, e a técnica, por sua vez, provou ser viável como uma maneira de contar com precisão o tempo. O primeiro relógio usando ressonância magnética de feixe atômico foi introduzido em 1949 pelo National Bureau of Standards (agora Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, ou NIST) usando átomos de amônia, mas não era preciso o suficiente. Em 1952, o césio foi considerado o elemento mais exato e foi usado pela primeira vez em um relógio chamado NBS-1. Sete anos depois, o NBS-1 entrou em serviço como cronometrista principal do NIST.

Quando a 13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas foi realizada em 1967, um padrão internacional foi estabelecido: um segundo foi definido como os 9.192.631.770 ciclos de radiação necessários para que um átomo de césio vibre.

Pela primeira vez, a cronometragem do mundo não era mais baseada em astronomia.

Um relógio atômico de césio ainda está em uso hoje para o horário oficial do governo dos EUA. E esse conceito de relógio atômico seria essencial no desenvolvimento de sistemas de posicionamento global durante a era do Sputnik – tudo tem a ver com sincronicidade, essencial no desenvolvimento do GPS.

Imagem do anúncio por Mazda

Fonte: Ars Technica