Połączą ziemski czas z księżycowym. Bez tego nie zawojują Srebrnego Globu
Na Księżycu czas płynie szybciej niż na Ziemi. Chińskie urządzenie ma skleić oba światy w jedną skalę dla misji, lądowań i sieci łączności.
Kiedy na Ziemi mija doba, zegar stojący na Księżycu jest już o ułamek sekundy do przodu. Do tej pory inżynierowie niwelowali tę różnicę doraźnie, przy każdej misji z osobna. Teraz chińscy badacze proponują coś w rodzaju zegara centralnego Księżyca: system LTE440, który ma przeliczać czas między Ziemią a Srebrnym Globem z dokładnością do nanosekund.
Po co Księżycowi własny czas?
Na pierwszy rzut oka brzmi to jak brednie i coś, co nie jest nikomu potrzebne: osobny czas księżycowy, dedykowane oprogramowanie i standardy zatwierdzane przez astronomiczne instytucje. Problem jest jednak jak najbardziej fizyczny i bardzo przyziemny – a właściwie przyksiężycowy.
Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina czas nie płynie wszędzie tak samo. Im słabsza grawitacja, tym szybciej tykają zegary. Księżyc ma mniejsze przyciąganie niż Ziemia, więc zegar atomowy ustawiony na jego powierzchni będzie przyspieszał względem takiego samego zegara stojącego w laboratorium na Ziemi.
Różnica to około 56 milionowych części sekundy dziennie. Brzmi jak nic, ale w misjach kosmicznych to prawdziwa przepaść. Po wielu dniach i tygodniach takie mikroopóźnienia przekładają się na błędy w nawigacji, wyznaczaniu trajektorii, a nawet w synchronizacji sygnałów radiowych. Przy jednej sondzie da się to jeszcze poprawić ręcznie. Przy dziesiątkach lądowników, łazików, satelitów i przyszłych baz stanie się to niewykonalne.
Właśnie dlatego na świecie rośnie przekonanie, że Księżyc potrzebuje własnego, formalnie zdefiniowanego czasu odniesienia – podobnie jak Ziemia ma swoje standardowe skale czasu, z którymi synchronizuje się GPS i wszystkie systemy łączności.
LTE440 to zegar księżycowy w formie oprogramowania
Na tym tle pojawia się LTE440, czyli Lunar Time Ephemeris. To oprogramowanie opracowane w Obserwatorium Astronomicznym Zijinshan w Nankinie. W największym skrócie: bierze na warsztat złożoną fizykę ruchu Księżyca i ogólnej teorii względności, a na wyjściu daje inżynierom prostą, praktyczną odpowiedź – jak przeliczyć czas między Ziemią a Księżycem jednym kliknięciem.
Model stojący za LTE440 uwzględnia zarówno słabszą grawitację na Księżycu, jak i jego ruch względem Ziemi i Słońca. Właśnie na tej podstawie definiuje dedykowaną skalę czasu księżycowego i zakotwicza ją w istniejących już ziemskich standardach. Według autorów rozwiązania, różnica między tym modelem a rzeczywistością ma pozostawać na poziomie zaledwie kilkudziesięciu nanosekund nawet przy projekcjach sięgających tysiąca lat.
Najważniejsze jest jednak to, że LTE440 nie jest tylko zwykłym wzorem zapisanym w publikacji naukowej. Zostało spakowane w formę gotowego programu, który ma ułatwić życie inżynierom planującym misje: zamiast za każdym razem budować własne przeliczniki, będą mogli oprzeć się na jednym, spójnym narzędziu.
Księżycowy GPS i sieci przyszłości
Autorzy LTE440 podkreślają, że to dopiero pierwszy krok. Obecna wersja programu pozwala precyzyjnie przeliczać czas między Księżycem a Ziemią, ale w przyszłości system będzie musiał zostać rozszerzony na całą sieć księżycowych zegarów: satelitów na orbicie, baz na powierzchni, a nawet zegarów pokładowych w skafandrach astronautów.
Właśnie tam kryje się potencjał tej technologii. Bez zaufanego, wspólnego czasu trudno budować stabilne sieci komunikacyjne i nawigacyjne. Z kolei, kiedy taki fundament już istnieje, można kłaść na nim kolejne warstwy: lokalny internet rzeczy dla księżycowych baz, systemy autonomicznej nawigacji dla łazików czy precyzyjne pozycjonowanie urządzeń górniczych w rejonach bogatych w zasoby.
Przeczytaj także:
W praktyce księżycowy GPS będzie działał bardzo podobnie do ziemskiego. Satelita wysyła sygnał z dokładnym znacznikiem czasu, odbiornik na powierzchni porównuje ten czas z własnym zegarem i na tej podstawie wylicza odległość. Jeśli zegary nie są zsynchronizowane co do mikrosekundy, odległość też będzie wyliczona błędnie. LTE440 ma zadbać o to, aby ten takt był wspólny dla wszystkich uczestników księżycowego ekosystemu.
Jeśli Księżyc faktycznie stanie się w najbliższych dekadach poligonem dla współpracy i rywalizacji wielkich mocarstw, to właśnie takie narzędzia zadecydują, czy ruch na księżycowej orbicie i powierzchni będzie przypominał uporządkowane lotnisko, czy bardziej chaotyczne skrzyżowanie bez świateł, na którym żaden z kierowców nie wie, kto ma pierwszeństwo.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
