50 años de la Sección de Hora del Observatorio de la Armada: donde se 'fabrican' los segundos

San Fernando/En San Fernando se fabrican segundos. Puede que la expresión parezca un exceso de lirismo pero en realidad se trata pura y dura ciencia. La fábrica del tiempo, para orgullo de los isleños, se asienta en el Real Observatorio de la Armada (ROA), que desde 1976 tiene la encomienda oficial de fijar la hora legal de España. O, para ser más precisos, de dar forma al patrón de la unidad básica de tiempo y a la escala de Tiempo Universal Coordinado UTC (ROA) que sirve de base a esa hora legal.

Ahora, esa Sección de Hora, la encargada de esa importante labor y la responsable del laboratorio de tiempo, celebra su 50 aniversario. Esa fábrica de segundos cumple medio siglo desde su creación y lo conmemora con distintas actividades que se van a desarrollar próximamente. Habrá una exposición en el Museo Naval –muy apropiadamente llamada Centinelas del tiempo: relojes que cambiaron el mundo– que podrá visitarse hasta el mes de enero, varios encuentros científicos de primer nivel y unas jornadas de metrología que se desarrollarán a lo largo de la próxima semana. De hecho, una de estas citas clave se desarrollará el martes a las 19.30 horas en el centro de congresos. Se trata de una conferencia abierta al público hasta completar aforo que correrá a cargo de Patrizia Tavella, la directora de la Sección de Tiempo del Bureau Internacional de Pesas y Medidas. Una de las mayores autoridades en la materia.

Aunque hay que aclarar que, más allá de estos 50 años que ahora cumple la Sección de Hora, el cálculo del tiempo siempre ha estado muy presente en el ROA. En realidad, se remonta a los mismos orígenes del Observatorio allá por el siglo XVIII debido al histórico problema que para la Marina suponía el cálculo de la longitud para determinar la posición de los buques en la mar.

"Para la Armada era una necesidad, así que, desde nuestra creación, el tiempo y el Observatorio han estado ligados", afirma su director, el capitán de navío Antonio Ángel Pazos García, al hablar de esa relación que lleva a que sea la Marina la que se encarga de definir esos patrones de tiempo. "No solo ocurre en España", advierte. "Pasa también en otros muchos países y eso por eso: por la necesidad histórica que las armadas tenían de calcular la longitud en la mar".

Pero cuando se establece el meridiano de Greenwich como referencia –que en España no se adopta hasta 1907 (antes se utilizaban el meridiano de Cádiz y el de San Fernando)– empieza a hablarse de la conveniencia de definir una hora oficial –algo que comenzó con el ferrocarril, apunta el director del Observatorio– y, sobre todo, cuando cambia el concepto del segundo, surge esa necesidad de crear una Sección de Hora y de desligarla de la de Astronomía, que es lo que el ROA hizo en 1971, el mismo año en el que se implanta el Tiempo Atómico Internacional (TAI).

El segundo –conviene aclarar– se define desde pocos años antes de aquella fecha (desde 1967) en base a una transición energética del átomo de cesio 133, un proceso puramente físico. Así que la nueva escala de tiempo deja de definirse a partir de la dinámica de los astros –de observaciones astronómicas– para concebirse a partir de la integración de segundos, que se materializan por patrones atómicos de haz de cesio.

Y para ello, el Observatorio cuenta con cinco relojes atómicos de haz de cesio y con dos máseres activos de hidrógeno que brindan excelentes resultados ya que dan una gran fiabilidad a la hora de medir el tiempo. Lo hacen con una diferencia de dos o tres nanosegundos (la mil millonésima parte de un segundo) con respecto a la escala de referencia internacional y con incertidumbres internas que se sitúan por debajo del nanosegundo.

Es, fundamentalmente, a lo que se dedican en ese laboratorio de tiempo que desde 2017 cuenta con unas nuevas y modernas instalaciones –inauguradas por Felipe VI– al frente de las cuales se encuentra actualmente el capitán de fragata Héctor Esteban Pinillos. Que el Observatorio, que tradicionalmente es uno de los edificios más visitados en San Fernando, sea además el edificio que se encarga de fijar la hora oficial es algo que lo hace especialmente atractivo, de eso no cabe duda.

Aunque esa forma de calcular el tiempo que impulsó la creación de la Sección de Hora hace medio siglo también va a cambiar en pocos años.

¿Por qué? "Pues porque muy probablemente a partir de 2026 va a cambiar la definición del segundo", explica el director del Observatorio. "Va a pasar a estar definido en base a frecuencias ópticas, mientras que ahora se hace con respecto al rango de las microondas", precisa. Y de ahí la carrera que han emprendido los principales laboratorios de tiempo –entre ellos el propio ROA– para desarrollar los relojes más precisos del mundo, los relojes de red óptica.

Este proyecto que financia el Ministerio de Defensa y lidera la Armada a través del Observatorio ya se ha puesto en marcha y supera de entrada los 1,4 millones de euros. "Se trata, además, de la primera vez que el ROA se embarca en el desarrollo de un patrón primario. Nunca, hasta ahora, había desarrollado ningún reloj. Con este proyecto damos también ese salto, que es también el objetivo de todo laboratorio de metrología", apunta el jefe de la Sección de Hora.

Es el futuro del tiempo. Y los primeros trabajos para dar forma a ese reloj de red óptica de estroncio (strontium optical lattice clock), que prácticamente acaban con toda incertidumbre en los cálculos, ya se han puesto en marcha en el laboratorio de tiempo del ROA, donde el proyecto ha empezado a desarrollarse.

La frecuencia de este nuevo reloj será 50.000 veces más alta de la que se emplea en la actualidad. En longitud de ondas se pasaría de centímetros a cientos de nanómetros. Para hacerse una idea, una vez que esté en funcionamiento, un reloj de estas prestaciones no llegaría a ganar o perder un segundo desde el tiempo transcurrido desde el Big Bang, hace 13.700 millones de años.

Solo la primera fase de este reloj óptico –que se prevé poner en marcha a lo largo de 2022– "va a suponer mejorar 10 veces los cálculos actuales", apunta el director del ROA. Esa mejora –profundiza el jefe de la Sección de Hora– "se va a notar especialmente en lo que es la estabilidad y la frecuencia". "Si en tiempo se habla ahora de unos picosecundos (la billonésima parte de un segundo) no situaríamos de por debajo de esos picosegundos", apunta este oficial de la Armada.

"Para entendernos, ahora tendríamos un error de un segundo en unos 100.000 años; pues ese error tardaría en darse un millón de años", concreta el capitán de navío Antonio Pazos al ilustrar las primeras prestaciones –ya en esa primera fase– del nuevo reloj, en cuya puesta en marcha se colabora con laboratorios de otros países, principalmente con la Universidad de París.

"Al día recibimos cien millones de peticiones de sincronismo"

No es la única misión del Real Observatorio de la Armada pero el cálculo del tiempo –el cometido de determinar la hora oficial– es una de sus inseparables señas de identidad y una de sus facetas más conocidas. Como dice el capitán de navío Antonio Ángel Pazos García, que desde 2019 dirige el ROA, "hay una estrecha ligazón desde siempre entre la Armada, el Observatorio y el tiempo". Por eso no es extraño que haya decidido celebrar el 50 aniversario de la creación de la Sección de Hora con distintas actividades que se desarrollarán, principalmente, a lo largo de la próxima semana.

Aunque 'fabricar' segundos y definir la hora oficial no es el único cometido del ROA en lo que a tiempo se refiere. Como organismo responsable de esa tarea también tiene encomendada su difusión, un trabajo que ha adquirido una gran importancia con el salto de las nuevas tecnologías. "Tenemos también esa responsabilidad. Al día, para hacerse una idea de la importancia que tiene esto, estamos recibiendo 100 millones de peticiones de sincronización", apunta. A ese servicio de sincronismo abierto con la UTC (ROA) se suma también la certificación horaria, un servicio de trazabilidad de tiempo que se hace a administraciones públicas a través del Ministerio de Defensa, a la Fábrica Nacional de Moneda y Timbre y a Vodafone.