NASA menempatkan jam atom sebagai salah satu penopang utama misi luar angkasa karena selisih waktu sekecil apa pun dapat mengganggu navigasi dan operasi. Di orbit, kesalahan hitungan yang tampak sepele bisa menentukan apakah satelit tetap berada di lintasan atau justru melenceng dari jalur yang direncanakan.
Alasan itu membuat ketepatan waktu menjadi persoalan teknis yang sangat serius. Saat perangkat bekerja lama di luar angkasa, jam biasa tidak mampu menjaga akurasi dengan stabil karena setiap mekanisme memiliki ketidaksempurnaan kecil yang terus menumpuk.
Jam digital yang umum dipakai sehari-hari bergantung pada kristal kuarsa yang berosilasi 32.768 kali per detik. Secara teori, setiap getaran ke-32.768 dihitung sebagai satu detik, tetapi dalam praktiknya kristal kuarsa akan melambat seiring waktu.
Penurunan kecil itu cukup untuk memicu selisih yang makin besar. Dalam satu jam, jam kuarsa bisa meleset satu nanodetik, lalu setelah enam minggu perbedaannya dapat tumbuh menjadi setidaknya satu milidetik.
Berbeda dari jam biasa, jam atom memanfaatkan sifat alami atom yang identik, tidak aus, dan tidak melambat seperti komponen buatan manusia. Saat atom menerima energi pada frekuensi tertentu, elektronnya berpindah orbit dan frekuensi itu dapat dipakai sebagai dasar pengukuran waktu yang sangat presisi.
Cara Kerja Yang Lebih Stabil
Jam atom tidak bekerja sendirian tanpa bantuan sistem elektronik lain. Perangkat ini menyalurkan frekuensi energi melalui osilator kristal kuarsa, lalu sistemnya mengoreksi kapan kuarsa perlu disesuaikan agar tetap akurat.
Koreksi mandiri tersebut membuat jam atom jauh lebih presisi dibandingkan jam buatan manusia lainnya. Karena itulah NASA memasang jam atom pada setiap perangkat yang diluncurkan ke ruang angkasa atau orbit.
Bahkan satelit GPS juga memakai jam atom, meski perangkat itu tetap menerima pembaruan waktu dari jam berbasis darat yang lebih stabil. Jam di darat memang tidak bisa bertahan di luar angkasa, tetapi masih menjadi acuan penting untuk menjaga ketepatan waktu satelit.
DSAC Untuk Jarak Yang Lebih Jauh
NASA kemudian mengembangkan jam atom khusus yang dirancang bertahan jauh dari Bumi. Salah satunya adalah Deep Space Atomic Clock atau DSAC, yang diluncurkan pada 2019 sebagai versi miniatur dari teknologi jam atom berbasis Bumi.
DSAC memakai energi yang lebih rendah dan ukuran yang diperkecil dari teknologi jam atom konvensional. Kunci utamanya ada pada ion merkuri, bukan atom netral seperti pada banyak jam atom lain.
Ion merkuri yang bermuatan dapat ditahan dalam perangkap elektromagnetik yang lebih tahan terhadap kondisi ruang angkasa. Pendekatan ini membantu DSAC menghindari gangguan lingkungan yang dapat memicu kesalahan frekuensi pada atom di dalam ruang vakum.
Dalam pengukuran, DSAC diklaim 50 kali lebih akurat daripada jam atom pada satelit GPS. Driftnya hanya kurang dari satu nanodetik setiap empat hari, atau setara dengan kesalahan satu detik setelah 10 juta tahun.
Bagi NASA, presisi seperti itu bukan sekadar keunggulan teknis. Untuk misi yang makin jauh, termasuk perjalanan ke Mars, ketepatan waktu seperti DSAC dapat menjadi fondasi navigasi, komunikasi, dan kendali misi yang lebih andal.