Первые в мире атомные наручные часы сохранят время в вашем путешествии на Марс

Джон Паттерсон - скромный часовщик из Кауаи на Гавайях, который последние пять лет тихо делает первые в мире атомные часы на уровне потребителей. Пусть пройдет тысяча лет, и эти часы потеряют только секунду в точности. Возьмите его глубоко под водой, внутри ада: время идет. Или, если вы любите приключения, отправляйтесь в космос. Отнеси это на Марс.

Это сохранит время.

Паттерсон имеет докторскую степень в нейробиологии, но он вложил свой ум в производство часов. Он управляет своей компанией Bathys Hawaii из своего дома на Садовом острове. «Философия всегда заключалась в том, что не только богатый парень заслуживал хороших часов», - говорит он. обратный, Батис происходит от греческого слова « bathus », Что означает« глубокий »- в прямом и переносном смысле. В то время как его часы останутся верными на больших глубинах, его атомные часы останутся верными и на больших высотах. Высоты Марса.

Паттерсон объясняет, что грант Агентства по перспективным исследовательским проектам в области обороны в размере 200 млн. Долларов США привел к созданию небольшого атомного чипа в цезии Батис на Гавайях 133 Но как только он обнаружил, что чипсы можно купить, он взял «старые часы OMEGA», которые он спрятал в ящике, продал их на eBay, купил атомный чип и - с помощью одного или двух других гавайцев - должен работать.

Он знал, что должен был использовать атомные чипы для их истинного призвания: часов. В конце концов, международная секунда определяется цезием: его частота излучения составляет 9 192 631 770 Гц, что ученые в 1950-х годах связали со временем эфемерид. В то время как другие часы становятся жертвами релятивистских эффектов на высоких скоростях, цезиевые часы - нет. Частота остается той же, и поэтому время остается точным. Итак, Паттерсон с чипом в руках приступил к работе. Вскоре у него были функционирующие, невероятно точные наручные часы; он доставил прототип на Kickstarter в 2014 году. Всего за несколько дней он почти удвоил свою цель по сбору средств.

обратный поговорил с Паттерсоном о технологии часов Cesium 133, о космических путешествиях и о том, как скоро у нас появятся атомные часы. (Подсказка: скоро. Но они не могут быть часами, как таковые.)

Как работает Цезий 133?

Это довольно сложно. Нам нужно было не только спроектировать часы с использованием этого чипа, аккумуляторной батареи и т. Д., Но мы также должны были спроектировать внешний элемент типа базовой станции, который будет заряжать часы. Но, в основном, это работает, чтобы установить часы как можно точнее. Эти часы могут быть настроены с точностью до 100 наносекунд, то есть за сотню миллиардных секунд, до точного международного стандартного времени для земного шара. Как только они установлены, они с точностью до одной секунды за тысячу лет. Часы, которые находятся на вашем телефоне или компьютере, - большинство из них с точностью до 200 миллисекунд. Это ошибка, которую эти часы развивают за 200 лет.

GPS готов! Это сбрасывает точный импульс времени, чтобы установить цезий 133 в течение 20 миллиардных долей секунды.

Фото, опубликованное Bathys Hawaii (@bathys_hawaii) на

Мы должны были скопировать то же самое, что делают военные, когда они хотят установить один из своих атомных часов. Даже GPS-приемники отключаются на несколько сотен миллисекунд: компьютер тратит все свое время на обработку данных о местоположении, а не время. Поэтому нам пришлось создать собственный GPS-модуль, который в основном фокусируется на простой передаче данных времени без каких-либо задержек. Он просто высасывает его из космоса и сразу же отправляет прямо на часы.

Насколько я понимаю, цезиевые часы привлекательны не только из-за их точности, но и потому, что они сохраняют свою точность во многих условиях.

Ага. Температура очень важна для хронометража. Таким образом, вы можете подняться примерно до 150 градусов по Цельсию или до примерно минус 20 градусов по Цельсию, и он останется точным.

Если вы точно установите эти часы, если подключите их к акселерометру, компасу и внутренним инерционным единицам в вашем телефоне - которые в основном записывают наклон, ускорение и все такое - они могут работать как собственный GPS, без необходимость быть в контакте с GPS. Он может точно отслеживать ваше местоположение до 10 сантиметров в течение нескольких дней или месяцев.

Есть так много возможных технологий, которые могли бы вырасти из этого. Если вы являетесь пожарным в Нью-Йорке и вам нужно ворваться в горящий небоскреб, вы потеряете свой GPS, поэтому не сможете сообщить свое местоположение другим пожарным. Но если бы все синхронизировали эти часы, они могли бы просто говорить по обычным радиочастотам, и это могло бы сказать им, где они были. Неважно, находятся ли они в пещере, в горящем здании или под водой: везде, где у вас нет GPS, вы можете узнать свое местоположение.

Или космос.

Или космос. Или в туннеле с вашей машиной.

Могут ли эти часы быть тем, что люди, которые хотят отправиться на Марс, могли бы использовать, чтобы сохранить время?

Прежде всего, небольшое примечание: я был в шорт-листе, чтобы оказаться в одном из мест обитания на Марсе. Тот, что здесь, на Гавайях. Я дошел до самого окончательного выбора. Они выбрали шесть, и я был в финале 30. Я думаю, что я был слишком стар, и я чертовски рад, что мне не удалось это сделать. Они только что вышли на днях, и теперь мне нравится: «Я так рад, что это не я». Парень целует свою жену впервые за год - мне нравится, «Черт, нет».

Обычные часы в некоторой степени будут работать в космосе. Кварцевые часы будут держать время в космосе - совсем не похоже, что они вообще не будут работать. Но есть релятивистские эффекты быстрого движения.

Если ваш GPS не учитывает время в пути до спутника, вместо того, чтобы находить вас в пределах шести или семи футов, как сейчас делает ваш телефон, он уходит на 35 километров. Вот как важно, чтобы релятивистский эффект учитывался. Скорость света и скорость спутника настолько высока, что немного меняет время.

Это действительно легко объяснить, как работает цезий. По сути, способ думать об этом заключается в том, что цезий почти как зеркало. Если вы заставляете его вибрировать с точной частотой этих девяти миллиардов циклов в секунду, он действует как зеркало. Какая бы энергия вы ни стреляли в нее, она отстреливает вас. На любой другой частоте это похоже на черный бархатный кусок: оно поглощает энергию. В тот момент, когда он достигает именно этой частоты и вы бомбардируете ее микроволновой печью, внезапно все ваши микроволны начинают отражаться. А это значит, что ты это прибил.

Это физическая характеристика цезия. Это не имеет ничего общего с радиоактивным. Цезий похож на ртуть, почти - это жидкость. Когда вы его нагреваете, он превращается в газ. Внутри маленькой камеры есть маленький нагреватель, который нагревает газ, бомбардирует его радиоволнами и ищет это отражение. Фактический международный стандарт на одну секунду - это количество вибраций.

Это никогда не меняется: вы отправляетесь в космос, это то же самое. Вы приближаетесь к скорости света - не меняется. Принимая во внимание, что если вы возьмете кварцевые часы или механические часы и начнете переводить их на сверхскоростные скорости, это приведет к изменениям, и они уже не будут точными.

Будут ли эти чипы скоро внедрены в другие технологии?

Я думаю, вы увидите эту технологию в своих смартфонах и в своих автомобилях через пять лет. Вероятно, это будет больше похоже на GPS, который появляется в вашем телефоне. Внезапно вы увидите, что эта технология миниатюрна до такой степени, что она может поместиться в телефоне. Прямо сейчас, чип размером с спичечный коробок из модного ресторана. Он довольно большой, и его нельзя сделать намного меньше из-за физической упаковки, которая должна вписываться в него. Но если бы они смогли миниатюризировать его еще на одном уровне, он бы появился повсюду. Технология не дорогая в изготовлении - это, безусловно, можно сделать. Так что я бы сказал, пять или шесть лет, но я не думаю, что швейцарцы будут единственными. Я ожидаю большего, например, Samsung, Apple или Google.

Это интервью было отредактировано для краткости и ясности.