Отслеживание времени на Луне — задача куда более сложная, чем может показаться на первый взгляд. Дело не только в том, что у Луны нет суточного цикла, как у Земли, или в том, что один «день» на Луне равен примерно 29,5 дням на Земле. Само время на поверхности Луны движется немного быстрее, чем на нашей планете, из-за принципов, предсказанных в теории относительности Эйнштейна.
Разница может показаться незначительной — всего 56-57 микросекунд в день, но когда речь идёт о проведении научных миссий и отправке космических аппаратов, требующих чрезвычайно точных расчётов, эти различия становятся ощутимыми. В новом исследовании учёные предложили систему согласования лунного времени с земным, которая может сыграть важную роль не только в исследовании Луны, но и в конечном итоге всего космоса.
«Это как если бы вся Луна была синхронизирована с одним «часовым поясом», скорректированным с учётом гравитации Луны, а не часы постепенно рассинхронизировались с земным временем», — сказал соавтор исследования Биджунат Патла, физик из Национального института стандартов и технологий.
Одной из областей, которая может выиграть от синхронизированного хронометража, являются системы GPS. Эти спутниковые сети полагаются на глобальный стандарт времени для Земли. Но они тоже являются «жертвами относительности». Если упростить, то более сильные гравитационные эффекты замедляют ход времени, поэтому на больших высотах, где притяжение Земли немного слабее, спутники движутся немного быстрее во времени, чем на поверхности планеты.
Системы GPS уже учитывают это, но учёные предложили установить систему GPS на Луне. Такие возможности, утверждают исследователи, будут иметь важное значение для повышения эффективности исследования Луны в будущем. Но это требует согласования более быстрого измерения времени на Луне с сетями GPS на Земле, чтобы координировать полёты между двумя небесными телами, имея в виду точное место посадки, или проводить одновременные эксперименты на каждой поверхности.
Предложенное решение включает в себя метод, который основан на использовании центра масс между Землёй и Луной в качестве системы отсчёта. Исследователи предлагают использовать часы, размещённые на орбите в точках Лагранжа, или точках пространства, где небольшой объект под действием гравитационного притяжения двух более крупных объектов может оставаться в одном и том же положении относительно них, в качестве «звеньев передачи времени» между Землёй и Луной.
Поскольку в игру вступает не только гравитация этих двух небесных тел, исследователи также включают множество параметров, которые учитывают приливное влияние других планет и Солнца. Им также приходится учитывать вращение как Земли, так и Луны, и десятки других космических факторов.
Но вывод таков: исследователи говорят, что их работа может быть применена и к другим телам, таким как Марс, — так что это не только потенциальное решение синхронизации с Луной, но, возможно, и метод для более глубокого исследования космоса.