Время на Луне течет иначе, чем на Земле. Это не просто космическая особенность, а научный факт с практическим значением для освоения космоса. В связи с подготовкой к активизации деятельности на Луне в рамках программы «Артемида» НАСА и другие агентства ставят задачей создание системы времени, приспособленной к естественному спутнику Земли.
Вопрос физики
Понятие о вездесущем, неизменном времени — обман, который теория относительности Альберта Эйнштейна опровергает. Согласно этой теории время не является абсолютным величиной, а меняется под влиянием факторов, таких как гравитация и движение. Данные факторы порождают колебания в течении времени. На Земле эти колебания ощутимы лишь при предельной точности измерений, но всё же необходимо учитывать их в космосе.
На Земле гравитация проявляется мощно из-за большой массы планеты. Сила тяготения влияет на время, замедляя его по сравнению с средами с более слабой гравитацией. Это явление известно как «гравитационное замедление времени» и является следствием общей теории относительности. На Луне, где сила гравитации примерно в шесть раз меньше земной, часы идут быстрее. Вследствие этого лунная секунда короче земной из-за менее интенсивного гравитационного поля.
Однако гравитация не единственный фактор, который нужно учитывать. Движение Луны по орбите также оказывает влияние. Из-за ее вращения вокруг Земли и относительной скорости время кажется замедленным из-за так называемого «замедления времени, вызванного скоростью» — следствия специальной теории относительности. Эти два эффекта (гравитация, ускоряющая время, и движение, замедляющее его) противоположны и частично сбалансированы.
Учитывая эти данные, ученые Биджунатх Патла и Нил Эшби из Национального института стандартов и технологий (NIST) недавно установили, что часы на Луне идут на 56 микросекунд в день быстрее, чем на Земле.
Задача лунных миссий
Разница в 56 микросекунды в сутки может показаться несущественной, но в условиях космоса каждая наносекунда важна. В рамках программы «Артемида», направленной на длительное присутствие человека на Луне, точность времени выходит на первый план. Астронавты, исследовательские аппараты и лунные базы должны взаимодействовать с центрами управления на Земле. Для этого нужны системы синхронизации, учитывающие разницу течения времени между двумя небесными телами.
Отсутствие точности может вызвать ошибки в позиционировании луноходов и посадочных аппаратов. Инженер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА Шерил Грамлинг указывает, что разность во времени в 56 микросекунд в день может привести к ошибкам в позиционировании до 17 километров за сутки. Чтобы избежать таких ситуаций, нужно определить и принять лунный стандарт времени.
На пути к синхронизированному будущему
Разработка лунных баз пока ещё далека, но работа над созданием лунного стандарта времени свидетельствует о готовности человечества к будущему в космосе. На Земле синхронизация часов лежит в основе технологий, таких как GPS. Точность будет столь же важна и на Луне для безопасности и эффективности полётов.
Измерение времени на Луне – не простое дело, это о координации работ на Земле и в космосе, где физика меняет привычные законы. Разрабатывая инструменты сейчас, мы создаём основу для новой эпохи исследований, где время, даже в 380 000 километрах от Земли, остаётся ценным ресурсом.