Истраживачи су пронашли начин да синхронизују сатове на Земљи и Месецу

Тајминг је све ових дана. Комуникационе мреже и системи глобалног позиционирања сви зависе од прецизног праћења тачног времена сигнала – укључујући и узимање у обзир ефеката релативности. Што дубље идете у гравитациони бунар, време иде спорије, а ми смо дошли до тачке у којој можемо да откријемо разлике у висинама планета. Један милиметарВреме тече брже на висини на којој се налазе ГПС сателити него са сатовима на површини Земље. Оно што чини ствар компликованијом је то што се ови сателити крећу великом брзином, што је ефекат који успорава ствари.

Ово је релативно лако објаснити на Земљи, где имамо посла са једним скупом модификација које се могу програмирати у електронске уређаје који треба да прате ове ствари. Али постоје планови за слање мноштва инструмената на Месец, који има много ниже гравитационо поље (бржи сатови!), што значи да би објекти могли остати у орбити упркос спором кретању (такође бржи сатови!).

Било би лако створити сличан систем за праћење времена на Месецу, али би то неизбежно проузроковало да сатови не буду синхронизовани са онима на Земљи – озбиљан проблем за ствари као што су научна посматрања. Стога је Међународна астрономска унија Он има одлуку Ово захтева „лунарни небески референтни систем“ и „месечево координатно време“ да би се тамо решиле ствари. У понедељак су два истраживача са Националног института за стандарде и технологију, Неил Асхби и Бијунатх Патла, извршили прорачун како би показали како ово функционише.

Задржи време

Спремамо се да истражимо месец. Ако све прође како треба, Кина и коалиција предвођена САД послаће неколико мисија без посаде, што би могло довести до сталног присуства људи. Имаћемо све већи низ уређаја и на крају објеката на Месецу. Праћење неколико ставки у исто време било је довољно за Аполо мисије, али будуће мисије ће можда морати да слете на прецизне локације, а можда и да се крећу између њих. Ово чини еквивалент лунарном ГПС-у вредним, примећује Национални институт за стандарде и технологију у свом извештају из 2011. Његово саопштење за јавност Оглас за посао.

Могуће је да се све ово може носити са независним лунарним системом позиционирања, ако смо спремни да прихватимо да се креће у складу са сопственим ритмом времена. Али ово ће постати проблем ако на крају будемо радили ствари као што је извођење астрономије са Месеца, где ће тачно време догађаја бити кључно. Омогућавање два одвојена система такође значи пребацивање свих система за мерење времена у возилима док путују између њих.

Стигло се до теорије која одређује како приступити стварању јединственог система. Али практична примена овога остављена је као вежба за будуће истраживаче. Али очигледно је да је будућност сада.

Ешби и Патла су развили систем помоћу којег се било шта може израчунати у односу на центар масе система Земља/Месец. Или како су то рекли у раду, њихов математички систем „нам омогућава да упоредимо брзину лунарног сата и лунарне Лагранжове тачке у односу на сатове на Земљи користећи меру погодну за локални оквир слободног пада, као што је центар масе Земље -Месечев систем у гравитационом пољу Сунца.”

Како ово изгледа? Па, постоји много једначина деривата. Текст рада садржи 55 једначина, а у прилозима је још 67 једначина. Дакле, већина папира изгледа овако.

Ствари се компликују јер постоји много фактора које треба узети у обзир. Постоје плимни ефекти од сунца и других планета. Све на површини Земље или Месеца се креће услед ротације; Други објекти се крећу док су у орбити. Гравитациони ефекат на време зависи од тога где се објекат налази. Дакле, има много тога да се прати.

Сигурна будућност

Ешби и Батла не морају да узимају у обзир све у свим околностима. Неки од ових фактора су толико мали да се могу открити само веома прецизним сатом. Остали фактори имају тенденцију да се поништавају. Међутим, користећи њихов систем, успели смо да израчунамо да би објекат близу површине Месеца ухватио додатних 56 микросекунди сваког дана, што је проблем у ситуацијама када бисмо се могли ослонити на мерење времена са наносекундном прецизношћу.

Истраживачи кажу да је њихов приступ, иако је фокусиран на систем Земља-Месец, и даље генерализован. То значи да се може модификовати и створити референтни оквир који може да ради на Земљи и било где другде у Сунчевом систему. Што је, с обзиром на брзину којом смо слали ствари изван ниске Земљине орбите, вероватно здрава припрема за будућност.

Тхе Астрономицал Јоурнал, 2024. ДОИ: 10.3847/1538-3881/ад643а (О ДОИ).