Il Pentagono ha lanciato il programma di ricerca (Robust Optical Clock Network) con l’obiettivo di portare gli orologi atomici ottici sul campo di battaglia, dove i nuovi sistemi garantirebbero un’accuratezza senza precedenti nella temporizzazione di sensori, missili, artiglieria e piattaforme operanti nei vari domíni, contribuendo al successo delle operazioni militari.

Nella guerra moderna, la sincronizzazione è fondamentale per il successo di una missione militare. Missili, sensori, aerei, navi e artiglieria ad alta tecnologia: tutti utilizzano orologi atomici basati su GPS per poter contare su una precisione nell’ordine dei nanosecondi, dal momento che un errore di temporizzazione dell’ordine di pochi miliardesimi di secondo può tradursi in uno scarto di almeno un metro nel posizionamento. Di conseguenza, l’eventuale interruzione del servizio GPS da parte del nemico è in grado di causare il rapido deterioramento della capacità di sincronizzazione, mettendo a repentaglio l’efficienza e l’efficacia delle operazioni militari.

Precisione e “holdover” superiori rispetto ai sistemi basati su GPS

Nell’ottica di risolvere questa problematica, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), l’agenzia del Pentagono incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie militari, ha lanciato nei giorni scorsi il programma ROCkN (Robust Optical Clock Network), il cui scopo è realizzare orologi atomici ottici con basso SWaP (Size, Weight, and Power) – ovvero dimensioni, peso e potenza ridotti – che garantiscano una precisione e un mantenimento di questa nel tempo (cd. “holdover”) superiori rispetto agli orologi atomici basati su GPS e possano essere utilizzati al di fuori di un laboratorio. ROCkN sfrutterà la ricerca finanziata dalla DARPA negli ultimi due decenni, che ha portato alla dimostrazione in laboratorio degli orologi atomici ottici più precisi al mondo. Ebbene, i sistemi realizzati grazie a ROCkN non saranno precisi come i migliori orologi ottici di laboratorio, ma supereranno i migliori standard attuali per quanto riguarda precisione e holdover, pur mantenendo un basso SWaP in un “pacchetto” robusto.

Gli sviluppi futuri del programma

“L’obiettivo è di passare da orologi atomici ottici in complicate configurazioni di laboratorio a versioni piccole e robuste che possono funzionare al di fuori di esso”, ha spiegato Tatjana Curcic del Defense Sciences Office della DARPA, responsabile del programma. “Se avremo successo, questi orologi ottici garantiranno un incremento della precisione, o una riduzione dell’errore di temporizzazione, di cento volte rispetto agli orologi atomici a microonde esistenti, oltre a una superiore capacità di mantenere la precisione della temporizzazione in nanosecondi, che passerà da poche ore a un mese. Questo programma potrebbe creare molte delle tecnologie, dei componenti e delle dimostrazioni critiche che porteranno a una potenziale futura architettura basata sulla messa in rete degli orologi.”

Due tipologie di orologi, entrambi trasportabili e robusti

Il programma ROCkN è diviso in due aree tecniche: la prima si concentra sullo sviluppo di un piccolo orologio atomico ottico portatile, robusto e di elevata precisione, che possa integrarsi su jet da combattimento e satelliti per fornire una precisione dell’ordine dei picosecondi (trilionesimi di secondo) per 100 secondi. Questo sistema dovrà resistere alla temperatura, all’accelerazione e al rumore vibrazionale in vista dell’impiego a bordo di velivoli, satelliti e veicoli.
La seconda area del programma, invece, si concentrerà sulla realizzazione di un orologio atomico ottico più grande del precedente, ma anch’esso trasportabile, con prestazioni di holdover senza precedenti, che possa essere utilizzato a bordo di una nave militare o in una tenda da campo per fornire una precisione dell’ordine dei nanosecondi, equivalente a quella del GPS, per 30 giorni in assenza di quest’ultimo.

Il programma ROCkN avrà una durata complessiva di quattro anni, con due fasi biennali. Durante la Phase 1, in ciascuna delle aree tecniche sarà sviluppato un dimostratore tecnologico, mentre nella Phase 2 gli esecutori avranno il compito di sviluppare orologi completamente operativi. Al termine del programma verrà dimostrata la sincronizzazione tra orologi stazionari, mobili e su piattaforme aeree, con una precisione prestabilita per gli scopi ultimi di tale progetto.