152 тыс подписчиков

Как создать часовой пояс, интернет и GPS для колонии на Луне?

4 минуты

255 прочтений

24 марта 2023

Если мы хотим исследовать Луну и создать на ней колонию, нам нужно установить новый лунный часовой пояс. Один, который будет приемлем для всех стран, планирующих исследовать Луну и служить основой для создания лунной спутниковой навигации. Но как этого добиться?

В прошлом году долгожданное возвращение человечества на Луну началось с запуска миссии Артемида-1. Ожидается, что программа Артемида приведет к постоянному присутствию человека на орбите Луны и на ее поверхности. Орбитальная станция, аналогичная Международной космической станции, должна вращаться вокруг нашего естественного спутника. Тем временем на поверхности Луны, недалеко от южного полюса, должна быть создана населенная база.

В конечном итоге люди и роботы должны будут совместно разрабатывать технологии, необходимые для исследования дальних уголков солнечной системы. Проекты, связанные с программой Артемида, уже достаточно продвинуты, и похоже, что технологически человечество сможет справиться с проектом. Но если мы хотим базу на Луне, а также спутниковую навигационную систему для людей и роверов, нам нужно время. Лунное время.

Как определяется время на Земле?

Почему мы не можем использовать земное универсальное время на Луне?

На Земле обычно используется Всемирное координированное время (UTC). Оно учитывает неравномерность вращения Земли и координируется относительно солнечного времени (солнечное время напрямую производится из положения Солнца на небе). На практике время UTC определяется международным атомным временем (Temps Atomique International, TAI). В свою очередь, оно определяется путем усреднения времени, измеренного множеством высокоточных атомных часов.

Неравномерности в скорости вращения Земли учитваются в UTC путем добавления так называемой высокосной секунды время от времени. Это необходимо для того, чтобы разница между временем, определенным по показаниям атомных часов, и солнечным временем не превышала одной секунды в любой момент времени.

Как ход времени меняется в космосе?

Следует помнить, что гравитационное поле замедляет течение времени. Таким образом, часы, размещенные, например, в космосе или на поверхности Луны, которая имеет гораздо более слабое гравитационное поле, чем Земля, будут идти быстрее, чем часы на земной поверхности. Более того, ход часов, движущихся относительно наблюдателя, будет медленнее хода тех же часов, находящихся в покое относительно наблюдателя.

Отсюда следует, что показания часов, расположенных на орбите, таких как те, что находятся на борту спутника, вращающегося вокруг Луны, будут отличаться от показаний часов, расположенных на ее поверхности. Из-за этих двух эффектов время, используемое на Земле и определяемое показаниями часов, расположенных на ее поверхности и учитывающих неравномерности вращения Земли, не должно использоваться на Луне.

На Луне время идет быстрее, чем на Земле

Понятие времени является существенным аспектом нашей повседневной жизни. Однако на Луне время ведет себя иначе, чем на Земле. Разница в силе гравитации и скорости вращения создает значительные различия в измерении времени, человек заметить этого не сможет, но для работы точной техники это принципиально важно. Каждая миссия на Луну использовала атомные часы на Земле для синхронизации своего времени в космосе. Астронавты полагаются на информацию, передаваемую им из центра управления полетами в Хьюстоне, поскольку эти атомные часы учитывают разницу в силе гравитации и скорости на Луне.

Важно отметить, что если астронавт принес бы часы с Земли на Луну, они работали бы некорректно. Часы шли бы быстрее обычного из-за разной гравитационной силы и скорости вращения Луны, что приводило бы к разнице времени в десятки микросекунд в день. Эта разница зависела бы от того, находится ли астронавт на орбите или стоит непосредственно на лунной поверхности.

Планы создание часового пояса для Луны

Во время встречи, состоявшейся в Нидерландах, представители различных космических организаций со всего мира пришли к соглашению о необходимости внедрения лунного часового пояса для будущих лунных миссий. Этот часовой пояс будет использоваться в целях связи и навигации. В результате этого совместного соглашения ожидается создание LunaNet, аналога лунного спутникового интернета.

Проект, находящийся в ведении космической службы связи и навигации NASA (SCaN), предполагается предоставить пользователям четыре услуги:

1) сетевое взаимодействие

2) позиционирование

3) навигация

4) время

Но как определить время на другом небесном теле?

День на Луне длится почти месяц

Наше земное время напрямую связано, между прочим, с вращением планеты. Зная, что время полного оборота на 360 градусов составляет приблизительно 24 часа (1440 минут), мы легко можем рассчитать, что вращение на 15 градусов занимает 1 час (60 минут), а вращение на 1 градус занимает 4 минуты. Из этого соотношения разница солнечного времени одинакова — в зависимости от местоположения точек на определенной долготе.

Следует также отметить, что период вращения Луны вокруг своей оси и период ее вращения вокруг Земли одинаковы. Поэтому, находясь на Земле, мы все время видим одну и ту же сторону Луны.

Луне требуется 27 земных дней, 7 часов, 43 минуты и 11 секунд, чтобы сделать полный оборот вокруг своей оси и полный оборот вокруг Земли. Однако лунный день, или период между двумя солнечными полуднями на Луне, не длится столько же времени. Поскольку система Земля-Луна движется вокруг Солнца одновременно с движением Луны вокруг Земли и вокруг своей оси, Луне требуется дополнительно около 2 дней и 5 земных часов, чтобы оказаться в том же положении относительно Солнца. Таким образом, день на Луне длится 29 дней, 12 часов, 44 минуты и 3 земные секунды.

Это станет основой для создания универсального лунного времени. Возможно также, что на Луне будут созданы лунные часовые пояса, как на Земле. Эксперты из космических агентств продолжают работать над деталями.