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想在月球定居,必须解决这个问题

时间:2023-04-23 00:14:33 阅读:431 评论:0

未来10年,月球探测复兴,各国在探测月球的同时,计划在月球上建立永久基地,但这将面临许多挑战,其中之一就是月球时间怎么定。

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NASA月球勘测轨道飞行器拍摄到的满月。图片来源:NASA Goddard


月球没有独立的时间体系,目前开展的月球探测任务时间刻度各不相同,但都采用了协调世界时。


协调世界时又称世界统一时间,是地球时钟设定的标准。但这种方法相对不精确,且月球探测器间的时间并不同步。该计时方法只在独立月球任务中有效,如果有多个航天器协同工作,如何统一时间刻度就成了问题。如果将来人类成为月球“居民”,就像在地球上一样,使用一个通用的月球时间十分必要。


此外,如果航天机构要利用卫星导航跟踪这些航天器,也需要精确的定时信号。


美国宇航局(NASA)戈达德空间中心的定位、导航和计时团队负责人,航空航天工程师Cheryl Gramling表示,他们刚开始着手解决这个问题。


地球和月球的引力场不同,其上的时钟运行速度自然也不同。官方的月球时间可以基于与协调世界时同步的时钟系统,也可以独立于地球时间。目前科学家还不清楚通用的月球时间该采取什么形式。


据《自然》报道,2022年11月,世界各地的航天机构和学术组织代表齐聚欧洲空间局(ESA)的欧洲空间研究与技术中心,开始起草关于如何定义月球时间的建议。


国际度量衡局时间部门负责人Patrizia Tavella认为,必须尽快决定月球官方时间,否则太空机构和私人公司将自行制定解决方案。


然而,定义月球时间并不简单。秒的定义在任何地方都是一样的,但在狭义相对论中,引力场越强,时钟走得越慢。已知月球的引力比地球小,那么对地球上的观测者来说,月球时钟的运行速度要比地球时钟快。


Gramling估计,月球时钟每24小时会增加约56微秒。Tavella则表示,受月球自转影响,时钟在月球不同位置会发生微妙的变化。


目前,制定月球时间有两种方法。第一种是至少设置3个以月球自然速度运行的主时钟,通过算法组合生成更精确的月球虚拟时钟。接着,计量学家需要作出选择,比如是否要将虚拟月球时钟与协调世界时关联起来,使月球时间与协调世界时定期同步。这将有利于月球用户与地球用户交互。


第二种方法是通过月球原子钟建立独立的月球连续时间,并跟踪分析其与协调世界时的关系。这样,即使失去了与地球的联系,月球上的时钟仍然会保持一致并继续运行,这样可以建立安全的导航和通信通道。此外,建立一个独立的时间模型也将有助于太空机构瞄准更远的行星,如火星,因为在那里通过协调世界时进行传输远比月球复杂得多。

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本文标签: 月球  

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