Низкая гравитация Луны заставила NASA предложить для нее отдельную систему отсчета времени

Эталонное время для нашей планеты — Всемирное координированное время (Coordinated Universal Time, UTC), которое в 1972 году ввело Международное бюро мер и весов для облегчения международных коммуникаций и навигации. Это стандарт, по которому люди регулируют свои часы. В его основе лежит работа сети атомных часов, фиксирующих постоянно меняющееся энергетическое состояние атомов и определяющих время с точностью до наносекунды. Такие приборы установлены в метрологических центрах в разных странах, они невероятно точные: погрешность в среднем составляет одну секунду за несколько сотен миллионов лет. 

Практически все страны используют UTC в качестве стандарта для своих национальных часовых поясов. Уточним, UTC — не единое время. Земля условно разделена линиями от Северного до Южного полюса. Эти линии образуют часовые пояса, каждый из них имеет свое значение от -12 до +12. Это значение показывает, на сколько часов в конкретном часовом поясе больше или меньше, чем в нулевом — поясе отсчета (им служит Гринвичский меридиан, проходящий через обсерваторию города Гринвич в Великобритании). Поэтому, когда говорят, что Москва находится в часовом поясе UTC+3, это означает, что в столице России на три часа больше, чем в Лондоне (Гринвич находится недалеко от Лондона).

Что касается естественного спутника Земли, то для него не существует какого-то единого стандарта исчисления времени. До сегодняшнего дня исследователи просто не видели в этом смысла.  

Часовые пояса / © Wiki

Все автоматические аппараты для изучения Луны ученые отправляли и отправляют в космос согласно времени страны, которая руководит миссией. Исходя из этого рассчитывается так называемая циклограмма миссии, в основе которой лежит программа станции, разбитая на временные отрезки. Зачастую управление космическими машинами происходит из одной конкретной точки на Земле, поэтому проблем с необходимостью введения временного стандарта на Луне у стран — участниц таких проектов не возникало. 

Однако в последние годы ученые говорят о создании больших и сложных международных лунных программ, в том числе по отправке человека на поверхность нашего спутника («Артемида III», намеченная на 2026 год). В таком случае руководить этими миссиями будет достаточно непросто, ориентируясь лишь на земное время, которое привязано к одному конкретному часовому поясу. Из-за разницы во времени может возникнуть целый ряд технических ошибок как на пути к Луне, так и при посадке аппарата. 

В связи с этим NASA по поручению Белого дома собирается разработать единый стандарт исчисления времени на Луне — Координированное лунное время (Coordinated Lunar Time, LTC). Это будет не система часовых поясов, как на нашей планете, а собственная система отсчета времени для земного спутника. В американском правительстве уверены, что без этой системы совместные миссии на Луну с другими странами будут проходить гораздо сложнее.

Гравитация Луны слабее, чем гравитация Земли, а значит, часы там идут быстрее (чем сильнее гравитация в той или иной точке, тем медленнее, относительно внешнего наблюдателя, там течет время) — по данным NASA, на 58,7 микросекунды в день. Разница в одну секунду накапливается почти за 47 лет.

На первый взгляд кажется, что это сущие пустяки, но такое предположение в корне неверно. Даже разница в доли секунды может вызвать ошибки в передаче данных между космическими зондами, а также нарушить синхронизацию связи между Землей, базами, астронавтами, лунными спутниками. Кроме того, расхождения по времени могут, например, привести к ошибкам (в том числе программным) при работе с картографией‌ и геолокацией‌ как на самом спутнике, так и на лунной орбите.

«На поверхности Луны астронавты „Аполлонов“ носили обычные часы. Тогда время не было таким важным, как сейчас, когда используют GPS, спутники и другие сложные системы. Эти микросекунды имеют значение, когда происходит высокотехнологичное взаимодействии людей и машин», — пояснил Кевин Коггинс (Kevin Coggins), главный специалист NASA по коммуникациям и навигации.

Сверхточные атомные часы NIST. Погрешность этих часов составляет одну секунду за 300 миллионов лет / © NIST

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США планирует ввести Координированное лунное время к сентябрю 2026 года — к моменту запланированного пилотируемого полета на Луну («Артемида III»). Для осуществления этой миссии потребуется предельно точная планировка вплоть до наносекунд: любое отклонение может отправить космический аппарат с людьми на неверную орбиту.

Пока не ясно, как именно NASA собирается решать проблему единого стандарта исчисления времени на Луне. Один из способов — размещение атомных часов в разных областях земного спутника. Но прежде американскому аэрокосмическому агентству необходимо определить, с какого момента следует вводить новое времяисчисление и как далеко оно должно распространяться по лунной территории.

Отметим, что идею похожего проекта в 2023 году выдвигало Европейское космическое агентство (ESA). Там предлагали установить для Луны систему часовых поясов с помощью сети взаимодействующих спутников, поверхностных вышек и стационарных ретрансляторов LunaNet.