Najprecyzyjniejszy zegar jest w Gdańsku

Jutro w kościele św. Katarzyny w Gdańsku nastąpi inauguracja najdokładniejszego zegar na świecie. Urządzenie działa z dokładnością 10 do minus osiemnastej potęgi sekundy na sekundę.

Zegar pulsarowy odmierza czas w oparciu o niezwykle regularne impulsy radiowe odbierane z pulsarów. Zespół badawczy Muzeum Historycznego Miasta Gdańska wyprzedził kilka światowych ośrodków naukowych, które od lat pracują nad budową takiego zegara. Tym samym polscy naukowcy otworzyli nowy etap w światowych badaniach nad pomiarem czasu.

Pomysł konstrukcji zegara pulsarowego zrodził się w Muzeum Zegarów Wieżowych, oddziale Muzeum Historycznego Miasta Gdańska. Powołany tu zespół badawczy wyprzedził kilka ośrodków naukowych, między innymi w Stanach Zjednoczonych, Rosji i Chinach, które pracują nad budową zegara pulsarowego. Prace Polaków rozpoczęły się dwa lata temu. Ich zakończenie – w 2011 roku – zbiegło się z rokiem 400. rocznicy urodzin Jana Heweliusza. Realizacja projektu była możliwa dzięki zaangażowaniu finansowemu Muzeum Historycznego Miasta Gdańska, Pomorskiej Specjalnej Strefy Ekonomicznej i Miasta Gdańska.

• Do rangi symbolu urasta fakt, że zegar pulsarowy powstał właśnie w Gdańsku – centrum zegarmistrzowskim I Rzeczypospolitej, mieście, w którym w XVII w. powstał światowy wynalazek zegara wahadłowego konstrukcji Jana Heweliusza. Gdy dodamy do tego jeszcze, że prace zakończono w Roku Jana Heweliusza, a zegar usytuowany jest w kościele św. Katarzyny, patronki ludzi nauki, 20 metrów nad grobem wielkiego astronoma i wynalazcy, możemy śmiało mówić o ‘genius loci’ naszego miasta. Tak spektakularne wydarzenie, jakim jest inauguracja Zegara Pulsarowego GDAŃSK 2011 potwierdza na arenie ogólnopolskiej i międzynarodowej potencjał Gdańska jako ważnego ośrodka naukowego – mówi Paweł Adamowicz, Prezydent Miasta Gdańska.

W pierwszym na świecie gdańskim zegarze pulsarowym 16-elementowa antena, zainstalowana na dachu kościoła św. Katarzyny w Gdańsku, odbiera sygnały z sześciu pulsarów i przekazuje je do urządzenia, które przetwarza je na system sekundowy. Sam zegar, umiejscowiony na poddaszu kościoła, to duża „szafa” z aparaturą komputerową.

• Pulsar, jako kosmiczne źródło czasu, umożliwi dziesięciokrotną poprawę dokładności zegarów atomowych, które obecnie wyznaczają czas na świecie. Stabilność zegara pulsarowego szacowana jest na 10 do minus osiemnastej potęgi sekundy na sekundę – aby zobrazować tę liczbę, posłużmy się metaforą: gdyby zegar pulsarowy powstał na początku wszechświata, czyli ponad 13 miliardów lat temu, i wciąż działał, to do dzisiaj spóźniałby się lub spieszył mniej niż o pół sekundy – podkreśla dr inż. Grzegorz Szychliński, Zastępca Dyrektora Muzeum Historycznego Miasta Gdańska, pomysłodawca zegara.

Zegar pulsarowy, skonstruowany przez polskich naukowców, otwiera nowy rozdział w światowych badaniach nad pomiarem czasu – posłuży do stworzenia nowej, pulsarowej skali czasu, dużo precyzyjniejszej od obecnie stosowanej skali atomowej.

• W dobie globalizacji ogromnego znaczenia nabrała synchronizacja w czasie działania różnych urządzeń. Dotyczy to procedur i działania aparatury w fizyce, informatyce, elektronice, telekomunikacji, robotyce. Im dokładniejsza jest podstawa czasu i mniejsza jednostka podstawowa (jedna milionowa, miliardowa, bilionowa itd. część sekundy), tym dokładniej można przeprowadzić synchronizację tych procedur i urządzeń. Dlatego tak ważna jest kontynuacja badań i nad samym zegarem pulsarowym, i nad nową skalą czasu i możliwościami, które przed nami otwiera – tłumaczy Dariusz Samek, inżynier elektronik z firmy EKO Elektronik, jeden z konstruktorów zegara pulsarowego.

W przyszłości badania prowadzone przy zastosowaniach zegara, mogą być wykorzystane do stworzenia sieci pozycjonowania GPS, opartego nie o kosztowne w utrzymaniu satelity, ale o pulsary – naturalne źródła, dostępne dla wszystkich, których nie można wyłączyć. Wyobraźmy sobie, że nowa pulsarowa skala czasu umożliwi uzyskanie poziomu dokładności, który określa położenie punktu z dokładnością 1 mm. Wyobraźmy sobie szpital polowy, a w nim stół operacyjny, przy którym stanie robot z narzędziem chirurgicznym. Położenie zakończenia tego narzędzia z niespotykaną dotąd precyzją określi system pozycjonowania opierający się na wzorcu czasowym dokładniejszym od obecnych, np. o rząd lub dwa. Na drugim końcu świata, przed monitorem ukazującym obraz pola operacyjnego z kamery (zapewne 3D) będzie mógł zasiąść chirurg, włożyć ręce w czujniki manipulatora i rozpocząć operację, a robot kierowany GPS powtórzy dokładnie jego ruchy. W ten sposób na środku pustyni – bez konieczności sprowadzania tam eksperta-chirurga można będzie wykonać skomplikowaną specjalistyczną operację ratującą życie. Przykład może szokujący, ale gdy w miejsce pacjenta umieścimy jakieś urządzenie do naprawy, próbkę do przebadania, skomplikowaną bombę do rozbrojenia – zadanie zdaje się całkiem realne.

Wyobraźmy sobie, że świat dotyka powszechna awaria i zatrzymują się wszystkie zegary atomowej sieci czasu, gubimy globalną rachubę czasu. Dzięki pulsarom, wysyłanym przez nie impulsom radiowym i zegarowi pulsarowemu możliwe byłoby odtworzenie i kontynuacja skali czasu. Zastosowań zegara pulsarowego mogą być tysiące – wszystko w rękach badaczy, którzy kontynuować będą badania nad pulsarową skalą czasu.

Zespół badawczy – autorzy prototypu zegara pulsarowego

• dr inż. Grzegorz Szychliński, Zastępca Dyrektora ds. Ochrony Dziedzictwa Kulturowego Muzeum Historycznego Miasta Gdańska, kustosz Oddziału Zegarów Wieżowych – pomysłodawca zegara pulsarowego
• mgr inż. Dariusz Samek, inżynier elektronik z firmy EKO Elektronik, specjalista technik antenowych i aparatury elektronicznej
• mgr inż. Mirosław Owczynnik, inżynier elektronik z firmy EKO Elektronik, specjalista w zakresie aparatury elektronicznej
• mgr Eugeniusz Pazderski, astronom, specjalista w dziedzinie aparatury radioastronomicznej z Centrum Astronomicznego Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Inauguracja Zegara Pulsarowego GDAŃSK 2011 odbywa się w ramach Roku Jana Heweliusza pod Honorowym Patronatem Prezydenta Rzeczypospolitej Polskiej Bronisława Komorowskiego

Program uroczystości (25 listopada, Kościół św. Katarzyny w Gdańsku):

• 17.00 Inauguracja Zegara Pulsarowego GDAŃSK 2011 wydarzenie wyłącznie dla osób z zaproszeniami – gromadzimy się w kościele o godz. 16.50 (po czym drzwi do kościoła zostaną zamknięte do godz. 17.40)
• 17.50 Sformowanie uroczystego orszaku procesyjnego w kościele (rektorzy i dziekani uczelni występują w togach)
• 18.00 Msza św. ku czci św. Katarzyny sprawowana przez Jego Ekscelencję Ks. Arb. Tadeusza Gocłowskiego i koncelebransów, w oprawie muzyki carillonowi i chóralnej
• 19.00 Złożenie kwiatów na grobie Jana Heweliusza
• 19.05 Koncert Polskiego Chóru Kameralnego: Schola Cantorum Gedanensis pod dyrekcją Jana Łukaszewskiego oraz polska premiera utworu LUMEN Wojciecha Kilara
• 19.15 Prezentacja zegara pulsarowego na ekranie w kościele
• 19.15 poczęstunek w pawilonach na dziedzińcu klasztornym, degustacja piwa Johannes, wykonanie utworu PULSAR BO329+54 na carillon i syntezator cyfrowy