Una rete di orologi atomici ultraprecisi è pronta a cambiare il nostro modo di misurare il tempo. L'esperimento ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) dell'Agenzia Spaziale Europea è arrivato sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), dove rimarrà operativo per i prossimi cinque anni. Il suo compito? Confrontare il tempo misurato dallo Spazio con quello registrato sulla Terra, e verificare le teorie fondamentali di Einstein su gravità e tempo.

Lanciato il 21 aprile a bordo di un Falcon 9 di SpaceX, ACES è stato installato il 25 aprile sul modulo Columbus dell'ESA grazie al braccio robotico Canadarm2. Dopo sei mesi necessari per la calibrazione e un anno di misurazioni preliminari per isolare il segnale dai disturbi, l'esperimento entrerà a regime: raccoglierà dati per almeno dieci sessioni di 25 giorni ciascuna nell'arco di due anni e mezzo.

ACES combina due orologi atomici: PHARAO e SHM.

PHARAO (Projet d'Horloge Atomique à Refroidissement d'Atomes en Orbite) è un orologio al cesio evoluto da un modello parigino grande quanto una stanza, miniaturizzato per occupare meno di un metro cubo grazie alla microgravità della ISS.
SHM (Space Hydrogen Maser), invece, usa atomi di idrogeno ed è estremamente stabile su brevi periodi, perfetto per calibrare PHARAO.

Messi insieme, questi due strumenti sono talmente precisi che perderebbero meno di un secondo ogni 300 milioni di anni: dieci volte meglio degli orologi montati sui satelliti GPS.

Il cuore dell'esperimento è il confronto tra il tempo misurato in orbita e quello registrato a Terra. I dati di ACES verranno trasmessi usando sia laser sia microonde a nove stazioni terrestri dotate dei migliori orologi ottici del mondo. Questo permetterà di testare la dilatazione temporale gravitazionale prevista dalla relatività generale: sulla Terra, il tempo scorre più veloce in cima a una montagna che a livello del mare; ACES estenderà questo confronto a 400 km di altezza.

Ma non finisce qui. ACES verificherà anche la relatività ristretta: secondo Einstein, un corpo che si muove rapidamente sperimenta un rallentamento del tempo interno. Poiché la ISS viaggia a 8 km/s, il suo tempo si dilata, anche se l'effetto è parzialmente compensato dalla distanza dal centro della Terra, che accelera impercettibilmente il flusso del tempo.

ACES lavorerà fino alla fine della vita operativa della ISS, prevista per il 2030. Dopo quella data, l'intera tecnologia degli orologi atomici potrebbe essere superata dagli orologi ottici, che promettono precisioni ancora più estreme.
Tuttavia, resta il problema: miniaturizzare questi nuovi dispositivi e renderli abbastanza robusti per le missioni spaziali non sarà semplice né immediato.

ACES è quindi un progetto ambizioso ma anche una corsa contro il tempo, prima che il suo stesso metodo diventi obsoleto. Per ora, però, ci aiuterà a capire meglio quanto poco conosciamo davvero dello scorrere del tempo.