Пока космические агентства и частные компании готовятся к более активным исследованиям Луны, включая создание там постоянных баз, греческие ученые задаются фундаментальным вопросом: который час на Луне?
Согласно журналу Nature, каждая лунная миссия в настоящее время использует свою собственную шкалу времени, связанную с универсальным скоординированным временем (UTC) — ранее известным как среднее время по Гринвичу (GMT) — на Земле, но этот метод относительно неточен и не синхронизирует время между несколькими ремеслами, работающими в унисон.
Потребность в единой системе времени на Луне становится все более актуальной, поскольку разрабатываются планы создания специальной глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) для Луны, аналогичной GPS на Земле.
Отслеживание спутников на Луне
Эта система GNSS, аналогичная GPS на Земле, имеет решающее значение для отслеживания местоположения нескольких космических аппаратов, работающих вместе на лунной поверхности.
Космические агентства планируют установить лунную GNSS примерно в 2030 году, при этом Европейское космическое агентство (ESA) одобрит проект под названием Moonlight, а NASA создаст аналогичный проект под названием Lunar Communications Relay and Navigation Systems.
В прошлом миссии на Луну полагались на радиосигналы, отправляемые на большие антенны на Земле, чтобы точно определить их местоположение. Однако с десятками миссий, запланированных на ближайшие годы, этого метода будет недостаточно.
Как отмечает Джоэл Паркер, инженер, работающий над лунной навигацией в Центре Годдарда, «… просто не хватает ресурсов, чтобы охватить все». Точная система хронометража будет необходима для успешной координации и связи между несколькими космическими кораблями, работающими на лунной поверхности.
Характеристика лунного времени
Однако определение единой системы времени для Луны — непростая задача. Хотя определение секунды везде одинаково, теория относительности утверждает, что часы идут медленнее в более сильных гравитационных полях.
Притяжение Луны слабее, чем у Земли. Это означает, что для наблюдателя на Земле лунные часы будут идти быстрее, чем на нашей планете. По словам аэрокосмического инженера Шерил Грэмлинг, лунные часы на самом деле будут отставать примерно на пятьдесят шесть микросекунд за двадцать четыре часа.
Кроме того, скорость часов на лунной поверхности будет варьироваться в зависимости от их точного положения на поверхности Луны. Это связано с вращением Луны, говорит Патриция Тавелла, возглавляющая отдел времени в Международном бюро мер и весов.
Греческий ученый Андреас Гастакис считает, что чтобы определить лунный эталон, необходимо установить по крайней мере три главных часа, которые тикают в соответствии с естественным темпом движения Луны. Затем выходные данные этих часов будут использоваться для создания более точных «виртуальных» часов с использованием применимого алгоритма. Этот процесс будет сложным, так как он будет включать в себя учет различных факторов, таких как вращение Луны и гравитационное поле.
Варианты лунного хронометража
Перед экспертами сейчас стоит задача определения универсального лунного времени, позволяющего точно отслеживать местоположение и связь нескольких космических аппаратов. Один из подходов заключается в том, чтобы основывать лунное время на UTC, что предполагает регулярную синхронизацию виртуального лунного времени с земным UTC. Этот подход будет самым простым для понимания и взаимодействия пользователей на Земле.
В качестве альтернативы для Луны можно было бы установить уникальное непрерывное время с использованием синтезированного выхода лунных атомных часов. Таким образом, даже если связь с Землей будет потеряна, часы на Луне все равно будут согласовываться друг с другом и обеспечивать безопасную навигацию и связь.
Эта модель также может быть применена к другим отдаленным планетам, таким как Марс, на которые космические агентства планируют нацелиться в будущем. Такой подход позволил бы обеспечить большую автономность и гибкость в хронометраже на поверхности Луны.
Однако сначала эксперты должны определить, как будут определяться дни на Луне. Это может быть основано на продолжительности времени между двумя полуднями или закатами. В этом случае один день на Луне будет длиться в среднем 29,5 дней.
Конечно, можно было бы использовать и что-то совсем другое. Тем не менее, независимо от выбранного подхода, необходимо согласовать определение дней на Луне, чтобы обеспечить точное хронометраж и связь между несколькими космическими кораблями.
