Teorie relativity řídí plán pro měsíční standardní čas

Díky Albertu Einsteinovi chce vláda USA stanovit oficiální časové pásmo pro Měsíc. Má to méně společného s jet lagem a více s tím, jak gravitace ovlivňuje čas, a může vážně vyvést z cesty mnoho velmi přesných technologií.

Každý, kdo cestoval na velké vzdálenosti, se musel potýkat s nepříjemností časových pásem. Přecházení mezi časovými pásmy je jistě utrpení – muset seřizovat hodinky, dbát na to, aby nezmeškaly schůzky a vypořádat se se zhoršením jet lagu, jehož překonání může někdy trvat dny.

To vše však má svůj důvod. Tradičně se čas určoval vyznačením místního poledne a podle toho se upravily hodiny. To je v pořádku v době, kdy hodiny nejsou příliš přesné a když se z města do města ztratíte o pár minut, nezáleží na tom, ale když se železnice připojily k vlakům, které dosahovaly závratné rychlosti až 64 km/h, věci se změnily. Těch pár minut nebo dokonce sekund může mít za následek velmi ošklivé kolize.

Aby se tomu zabránilo, byly v 19. století vypracovány konvence stanovující časová pásma s oficiálními normami. Ve 20. století to šlo ještě o krok dál. Pro každodenní účely si myslíme, že čas je založen na rotaci Země a její rotaci kolem Slunce. Bohužel je nejen nesmírně obtížné sladit den s rokem, ale na rotaci Země působí tolik sil, že se délka dne neustále mění. Výsledkem je, že druhá je nyní základní jednotkou měření času a je založena na nerušené superjemné přechodové frekvenci atomu cesia 133, měřené řadou atomových hodin po celém světě.

Nejlepší je na to nemyslet.

Když v 60. letech začaly mise na Měsíc, otázka standardního času nikdy nevyvstala. Dodnes by každý národ, který vyslal kosmickou loď na Měsíc, používal místní čas nebo GMT mise Control. Vzhledem k tomu, že počet plánovaných misí na Měsíc s každým rokem narůstá a tyto mise jsou stále složitější, je zapotřebí standardní čas Měsíce.

Důvod nemá moc společného s hodinami. Souvisí to spíše se složitostí elektroniky a gravitace. Zde přichází na scénu Albert Einstein.

Pokud jste v hodinách fyziky dávali pozor, možná si vzpomenete na Einsteinovu teorii relativity. Podle toho, pokud se kosmická loď pohybuje blízko rychlosti světla, vypadá pro vnějšího pozorovatele, jako by se čas na palubě lodi zpomalil, i když se cestujícím zdá, že se pohybuje normálně.

Mnoho lidí neví, že stejný efekt může být způsoben gravitačním polem. Čím silnější pole nehybně sedíte, tím více zpomaluje čas při pohledu zvenčí. Účinek je obecně velmi malý, ale je dostatečně velký na to, aby byl změřen a měl účinky v reálném světě. Z tohoto důvodu je standardem pro měření času na Zemi hladina moře na určitém místě.

Zde přichází na řadu měsíční standardní čas. Na Zemi běží průměrné hodiny o 58,7 mikrosekundy za pozemský den pomaleji než jejich protějšek na Měsíci. Když lunární mise běží nezávisle na sobě, na tom nezáleží, ale když pracují ve shodě nebo když se satelity používají k navigaci v lunárním prostoru, může těchto 58,7 mikrosekund znamenat rozdíl mezi úspěchem a neúspěchem – nebo ještě hůř, pokud astronauti jsou zapojeny.

Aby tomu zabránili, chtějí Američané prostřednictvím svého Úřadu pro vědeckou a technologickou politiku (OSTP) Bílého domu, aby NASA spolu s ministerstvy obchodu, obrany, státu a dopravy zavedla koordinovaný lunární čas (LTC), který by byl lunárním ekvivalentem. Coordinated Universal Time (UTC), primární časový standard globálně používaný k regulaci hodin a času na Zemi a vytvořený tak, aby je bylo možné propojit.

Očekává se, že tento úkol bude trvat deset let, přičemž první milníky budou stanoveny do 31. prosince 2026. Konečným cílem je učinit z něj mezinárodní standard prostřednictvím stávajících mezinárodních fór, včetně partnerských zemí Artemis Accords. Takový standard by umožnil kosmickým lodím bezpečně vzájemně spolupracovat, zpřesnit navigační systémy a odstranit zmatky s časovými razítky z instrukcí přenášených ze Země nebo Měsíce. Bez takového systému hrozí nebezpečí kaskádových chyb v důsledku protichůdných měření.

„Vzhledem k tomu, že NASA, soukromé společnosti a vesmírné agentury po celém světě zahajují mise na Měsíc, Mars a dále, je důležité, abychom stanovili nebeské časové normy pro bezpečnost a přesnost,“ řekl Steve Welby, zástupce ředitele OSTP pro národní bezpečnost. „Čas plyne v různých částech vesmíru různě – například se zdá, že čas plyne pomaleji tam, kde je gravitace silnější, jako v blízkosti nebeských těles – a v důsledku toho je délka sekundy na Zemi jiná než u pozorovatele za různých gravitačních podmínek. jako na Měsíci. Důsledná definice času mezi operátory ve vesmíru je zásadní pro úspěšné schopnosti vesmírného situačního povědomí, navigace a komunikace, které jsou základem pro interoperabilitu napříč vládou USA a mezinárodními partnery.“

Zdroj: Vláda USA