Cientistas chineses avançaram na navegação sem satélites, criando um novo cristal para relógios nucleares de tório.

Relógios nucleares de tório-229 podem ser de 10 a 1000 vezes mais precisos que os relógios atômicos atuais

Pesquisadores da Universidade de Xinjiang, na China, criaram um novo cristal que pode ajudar no desenvolvimento de relógios nucleares baseados em tório-229. No futuro, esses relógios têm potencial para superar os relógios atômicos atuais em 10–1000 vezes em precisão e se tornar úteis em locais onde os sistemas GPS funcionam mal ou simplesmente não funcionam.

A ideia envolve uma tecnologia voltada прежде de tudo para a medição extremamente precisa do tempo. O tempo é a base da navegação: smartphones, sistemas por satélite e outras soluções de posicionamento calculam a localização a partir da velocidade com que os sinais chegam às fontes. Quanto mais exatos forem os relógios, mais precisa também será a navegação.

Na navegação sem GPS, o essencial é conhecer ao menos as coordenadas iniciais. No caso de um submarino, por exemplo, podem ser as coordenadas da base ou do ponto de lançamento. Giroscópios e acelerômetros instalados a bordo medem velocidade e direção. Para entender quanto o submarino se deslocou, é preciso saber velocidade e tempo; assim, a distância pode ser calculada. Esse ponto é crucial porque, se o tempo estiver impreciso, o erro cresce rapidamente; se o relógio for extremamente preciso, a margem de erro permanece mínima.

Um sistema autônomo recalcula as coordenadas o tempo todo e determina sozinho para onde o objeto foi, por quanto tempo e onde ele está no momento atual. É assim que funciona a navegação inercial. Nesse tipo de sistema, até um pequeno erro temporal - por exemplo, de um segundo - pode gerar quilômetros de desvio ao longo de horas ou dias, especialmente em plataformas como submarinos ou naves espaciais. Os relógios nucleares atacam esse problema por causa da estabilidade na medição do tempo: o erro se acumula muito mais devagar, permitindo longos períodos sem GPS.

Como o GPS não opera debaixo d’água, submarinos precisam emergir periodicamente para corrigir os parâmetros do sistema. Com relógios nucleares, um submarino poderia ficar semanas sem vir à superfície e ainda assim saber sua posição com precisão. No caso de satélites, esses relógios permitiriam uma navegação quase autônoma.

A novidade chama atenção sobretudo porque o GPS é vulnerável a interferências, bloqueio de sinal e falsificação de dados, além de não ser adequado para uso subterrâneo ou subaquático. Para submarinos, mísseis e veículos de exploração em grandes profundidades ou no espaço, isso representa uma limitação séria. Os relógios nucleares, ao contrário dos atômicos convencionais, tendem a ser menos sensíveis à temperatura, às vibrações e aos campos magnéticos, já que se baseiam nas oscilações do núcleo atômico.

O principal desafio continuava sendo criar uma fonte de radiação ultravioleta ultraprecisa com comprimento de onda em torno de 148,3 nm, necessária para trabalhar com o tório-229. Segundo a descrição, o novo cristal consegue converter luz de laser em ultravioleta com comprimento de onda de 145,2 nm, o que estabeleceu um novo recorde e aproximou a tecnologia de uma aplicação prática.

Se esses relógios nucleares conseguirem chegar a um dispositivo funcional, poderão oferecer uma navegação autônoma mais confiável para submarinos, mísseis e naves espaciais que precisam se orientar sem comunicação constante com a Terra. Esses sistemas não devem substituir o GPS por completo, mas podem reduzir de forma significativa a dependência dele.