|
Разрабатывают план точного хронометража на Луне
|
|
|
|
На протяжении десятилетий слабое гравитационное притяжение Луны создавало серьезную проблему — атомные часы на ее поверхности тикали быстрее, чем на Земле, примерно на 56 микросекунд в сутки. Эта чрезвычайно небольшая разница кажется незначительной, но она может нарушить точное время, необходимое для таких важных мероприятий, как посадка космических аппаратов и связь с Землей.
|
|
|
|
Теперь исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали план точного хронометража на Луне, прокладывающий путь к созданию навигационной системы, подобной GPS, для исследования Луны. Исследование, опубликованное в журнале Astronomical Journal, направлено на определение теоретической основы и математических моделей, необходимых для создания лунной системы координат и времени.
|
|
|
|
Это нововведение имеет решающее значение для амбициозной программы НАСА "Артемида", которая направлена на обеспечение устойчивого присутствия человека на Луне и может стать важной отправной точкой для исследования космоса.
|
|
Время в лунных координатах
|
|
|
|
Система GPS на Земле в значительной степени зависит от точного хронометража. Каждый спутник в созвездии GPS оснащен атомными часами, которые синхронизированы с общей системой отсчета времени. Измеряя время, необходимое для того, чтобы сигналы с нескольких спутников достигли приемника, система GPS может определить местоположение и время нахождения приемника. Однако внедрение аналогичной системы на Луне и точное сопоставление ее с земной системой сопряжено с уникальными трудностями из-за эффекта относительности.
|
|
|
Теория относительности Эйнштейна утверждает, что гравитация влияет на течение времени. Время течет неодинаково для всех. Например, на Луне, где гравитация слабее, чем на Земле, часы тикают немного быстрее.
|
|
|
|
Кроме того, наблюдатель на Земле измеряет время несколько иначе, чем наблюдатель на Луне, из-за ряда эффектов, связанных с гравитацией, включая орбиту Луны вокруг Земли и орбиту Земли вокруг Солнца. Эти эффекты могут существенно повлиять на точность навигации и коммуникации с течением времени.
|
|
|
|
Чтобы решить эту проблему, исследователи NIST создали систему для установления и внедрения лунного времени, которая учитывает уникальную гравитационную среду Луны. Эта система устанавливает новое основное "лунное время", которое служит ориентиром для хронометрирования всей поверхности Луны, аналогично тому, как на Земле действует всемирное координированное время (UTC).
|
|
|
|
"Это похоже на то, что вся Луна синхронизирована с одним "часовым поясом", скорректированным с учетом силы тяжести Луны, вместо того, чтобы часы постепенно расходились с земным временем", - сказал физик NIST Биджунат Патла.
|
|
|
|
"Эта работа закладывает основу для внедрения системы навигации и определения времени, аналогичной GPS, которая будет обслуживать пользователей, находящихся в околоземном пространстве и на Земле, для исследования Луны", - сказал физик NIST Нил Эшби.
|
|
|
|
Предлагаемая система стала бы первым шагом в разработке "системы определения местоположения Луны", которая включала бы в себя высокоточную сеть часов в определенных местах на поверхности Луны и на лунных орбитах. Эти точные атомные часы на лунной орбите будут функционировать как "спутники" лунной сети GPS, обеспечивая навигацию точными временными сигналами.
|
|
|
|
Точная навигация и позиционирование на Луне могли бы привести к более точным посадкам и более эффективному исследованию лунных ресурсов. Без этого "лунного GPS" посадка и работа на Луне были бы подобны попытке ориентироваться на Земле без какой—либо системы позиционирования - у вас было бы лишь приблизительное представление о своем местоположении, что чрезвычайно затрудняло бы выполнение сложных операций или точное перемещение на большие расстояния.
|
|
|
|
"Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что космические аппараты смогут приземляться в пределах нескольких метров от места назначения", - сказал Патла.
|
|
Новая космическая гонка
|
|
|
|
Этот прорыв произошел на фоне возобновления интереса стран всего мира к исследованию Луны. Луна дает ценную научную информацию о формировании нашей Солнечной системы и содержит потенциальные ресурсы для будущих технологий, таких как водяной лед, гелий-3 и редкоземельные элементы, используемые в таких устройствах, как смартфоны и компьютеры.
|
|
|
|
Лунное координатное время может стать ключом к более глубокому исследованию космоса, поскольку хронометраж может оказаться полезным для координации сложных миссий и создания межпланетной навигационной сети.
|
|
|
|
"Предлагаемая система, лежащая в основе лунного координатного времени, может в конечном итоге позволить проводить исследования за пределами Луны и даже за пределами нашей Солнечной системы", - сказал Патла. "Конечно, как только люди научатся выполнять такие амбициозные миссии".
|
|
|
|
Источник
|
