Τι ώρα είναι στη Θάλασσα της Ηρεμίας όταν στο Παρίσι είναι μεσημέρι; Το ερώτημα, που μοιάζει περισσότερο με επιστημονική φαντασία, βρίσκεται πλέον στο επίκεντρο μιας πραγματικής επιστημονικής και τεχνολογικής πρόκλησης: της δημιουργίας ενός κοινού συστήματος μέτρησης του χρόνου για τη Σελήνη.
Στις 15 Οκτωβρίου, οι χώρες που συμμετείχαν στην 28η Γενική Διάσκεψη Μέτρων και Σταθμών (CGPM), η οποία πραγματοποιήθηκε στις Βερσαλλίες της Γαλλίας, ενέκριναν ψήφισμα για τον καθορισμό μιας διεθνούς κλίμακας αναφοράς του σεληνιακού χρόνου και τη σύνδεσή της με τη Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα (UTC), το διεθνές πρότυπο που χρησιμοποιείται στη Γη.
Η απόφαση αποτελεί ένα σημαντικό βήμα για τον συντονισμό των μελλοντικών διαστημικών αποστολών. Δεν σημαίνει, ωστόσο, ότι υπάρχει ήδη ένα πλήρως λειτουργικό σύστημα σεληνιακής ώρας. Η τεχνική εφαρμογή του απαιτεί περαιτέρω επιστημονική συνεργασία, μετρολογικές μετρήσεις και συνεννόηση μεταξύ των διαστημικών υπηρεσιών και των διεθνών οργανισμών.
Στόχος είναι να υπάρχει μία κοινή χρονική αναφορά, ώστε τα διαστημικά σκάφη, οι δορυφόροι πλοήγησης, τα ρομποτικά οχήματα και οι μελλοντικές επανδρωμένες αποστολές να μπορούν να συντονίζονται με ακρίβεια, ανεξάρτητα από τη χώρα ή τον οργανισμό που τα διαχειρίζεται.
Γιατί ο χρόνος στη Σελήνη κυλά διαφορετικά
Στη Γη, τα κινητά τηλέφωνα, οι υπολογιστές, τα συστήματα τηλεπικοινωνιών και οι δορυφορικές υποδομές χρησιμοποιούν ως κοινό σημείο αναφοράς τη Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα (UTC). Η κλίμακα αυτή διατηρείται από το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών (BIPM), με βάση δεδομένα από εκατοντάδες ατομικά ρολόγια που λειτουργούν σε διαφορετικά εργαστήρια ανά τον κόσμο.
Η ίδια ώρα, όμως, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτούσια για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας στη Σελήνη. Ο λόγος βρίσκεται στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, σύμφωνα με την οποία ο ρυθμός με τον οποίο μετράται ο χρόνος εξαρτάται, μεταξύ άλλων, από τη βαρύτητα και την κίνηση.
Επειδή το βαρυτικό πεδίο στη σεληνιακή επιφάνεια είναι ασθενέστερο από εκείνο στη Γη, τα ρολόγια στη Σελήνη εμφανίζουν διαφορετικό ρυθμό σε σχέση με τα γήινα, όταν οι μετρήσεις συγκρίνονται με συνεπή σχετικιστικό υπολογισμό.
Σύμφωνα με στοιχεία που παραθέτει η NASA, η διαφορά είναι της τάξης των 56 μικροδευτερολέπτων την ημέρα για ένα ρολόι στη Σελήνη σε σχέση με ένα αντίστοιχο στη Γη, υπό τις συγκεκριμένες συνθήκες αναφοράς. Πρόκειται για εξαιρετικά μικρό χρονικό διάστημα, αλλά η απόκλιση συσσωρεύεται όσο περνά ο χρόνος.
Η διαφορά αυτή δεν γίνεται αντιληπτή στην καθημερινότητα ενός ανθρώπου. Στις διαστημικές εφαρμογές, όμως, ακόμη και απειροελάχιστες χρονικές αποκλίσεις μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντικά σφάλματα υπολογισμού της θέσης και της κίνησης ενός αντικειμένου.
Γιατί τα μικροδευτερόλεπτα έχουν σημασία για την πλοήγηση
Η ακριβής μέτρηση του χρόνου είναι θεμελιώδης για τον προσδιορισμό θέσης μέσω δορυφορικών συστημάτων. Τα σήματα μεταδίδονται με την ταχύτητα του φωτός και η απόσταση υπολογίζεται, μεταξύ άλλων, από τον χρόνο που χρειάζεται για να φτάσουν στον δέκτη.
Όταν οι υπολογισμοί αφορούν αποστάσεις εκατοντάδων ή χιλιάδων χιλιομέτρων, ένα πολύ μικρό χρονικό σφάλμα μπορεί να μεταφραστεί σε σημαντική απόκλιση στη θέση που υπολογίζεται.
Η ανάγκη γίνεται ακόμη μεγαλύτερη όταν ένα διαστημικό σκάφος επιχειρεί να προσεληνωθεί με ακρίβεια ή όταν ένα ρόβερ πρέπει να κινηθεί σε δύσβατο έδαφος, να αποφύγει εμπόδια και να ακολουθήσει προκαθορισμένη διαδρομή.
Σύμφωνα με τον Τζόελ Πάρκερ, αρμόδιο για το συγκεκριμένο αντικείμενο στη NASA, η απαίτηση για ακρίβεια πλοήγησης της τάξης του ενός μέτρου στη Σελήνη αντιστοιχεί σε χρονική ακρίβεια της τάξης του ενός νανοδευτερολέπτου.
Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, δεν αρκεί κάθε αποστολή να διαθέτει ένα εξαιρετικά ακριβές ρολόι. Χρειάζεται ένα κοινό σύστημα αναφοράς, στο οποίο θα μπορούν να αντιστοιχίζονται οι μετρήσεις όλων των συμμετεχόντων.
Η κούρσα για τις σεληνιακές υποδομές
Η καθιέρωση κοινού χρόνου συνδέεται άμεσα με τα σχέδια για τη δημιουργία ενός πιο μόνιμου ανθρώπινου και τεχνολογικού αποτυπώματος στη Σελήνη.
Οι ΗΠΑ, η Κίνα, η Ινδία, η Ιαπωνία και η Ευρώπη αναπτύσσουν ή σχεδιάζουν αποστολές που απαιτούν ολοένα μεγαλύτερη ακρίβεια στον εντοπισμό θέσης, στην επικοινωνία και στον συντονισμό των επιχειρήσεων. Στα σχέδια περιλαμβάνονται συστήματα δορυφορικής πλοήγησης γύρω από τη Σελήνη, τα οποία θα μπορούσαν να προσφέρουν υπηρεσίες αντίστοιχες, ως προς τη λειτουργία τους, με εκείνες που παρέχουν στη Γη τα δορυφορικά συστήματα εντοπισμού θέσης.
Η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA), μέσω της πρωτοβουλίας Moonlight, εργάζεται για την ανάπτυξη υποδομών δορυφορικής πλοήγησης και επικοινωνιών γύρω από τη Σελήνη. Στις σχετικές τεχνολογικές εξελίξεις περιλαμβάνεται και η πρωτοβουλία NovaMoon, η οποία αποσκοπεί στην υποστήριξη ακριβέστερου εντοπισμού θέσης και στη συμβολή στη δημιουργία σεληνιακής χρονικής αναφοράς, μεταξύ άλλων μέσω ατομικών ρολογιών και μετρητικών υποδομών στην επιφάνεια.
Η ανάγκη για κοινό πρότυπο δεν είναι μόνο επιστημονική. Αφορά και την ασφαλή συνεργασία διαφορετικών συστημάτων, τα οποία θα πρέπει να ανταλλάσσουν δεδομένα χωρίς ασυμβατότητες. Εάν κάθε διαστημική υπηρεσία χρησιμοποιεί διαφορετική χρονική κλίμακα, η αντιστοίχιση των μετρήσεων και ο συντονισμός των αποστολών θα γίνουν πολύ πιο σύνθετα.
Ποια ώρα θα χρησιμοποιείται στη Σελήνη
Οι αστρονόμοι διαθέτουν ήδη μια θεωρητική βάση για τη μέτρηση του χρόνου στη σεληνιακή περιοχή. Η Διεθνής Αστρονομική Ένωση έχει ορίσει το Σεληνιακό Σύστημα Ουράνιων Συντεταγμένων και τον Σεληνιακό Συντεταγμένο Χρόνο (TCL), ο οποίος επιτρέπει την περιγραφή των χρονικών μετρήσεων με βάση τη σχετικότητα.
Το ζητούμενο είναι να επιλεγεί και να υλοποιηθεί μια διεθνώς αναγνωρισμένη χρονική κλίμακα, η οποία θα μπορεί να συνδέεται με την UTC, χωρίς να αγνοεί τις σχετικιστικές διαφορές μεταξύ Γης και Σελήνης.
Το ψήφισμα της Γενικής Διάσκεψης Μέτρων και Σταθμών προβλέπει τη συνέχιση της συνεργασίας μεταξύ του BIPM, των εθνικών ινστιτούτων μετρολογίας, των διαστημικών υπηρεσιών και των αρμόδιων διεθνών επιστημονικών οργανισμών. Παράλληλα, ζητεί να αξιοποιηθεί η εμπειρία από τις πρώτες εφαρμογές σεληνιακών αποστολών και να τεκμηριώνονται τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των σχετικιστικών επιδράσεων.
Η απόφαση υπογραμμίζει επίσης την ανάγκη να αποφευχθεί η δημιουργία πολλών διαφορετικών συστημάτων αναφοράς, τα οποία θα μπορούσαν να προκαλέσουν σύγχυση κατά την ανταλλαγή δεδομένων.
Ποιος θα ρυθμίζει τα ρολόγια και πού θα βρίσκεται το «μηδέν»;
Η καθιέρωση ενός κοινού χρόνου δεν εξαντλείται στην επιλογή μιας μαθηματικής κλίμακας. Θα πρέπει να καθοριστεί και ο τρόπος με τον οποίο αυτή θα υλοποιείται στην πράξη.
Στη Γη, η UTC υπολογίζεται με βάση δεδομένα από εκατοντάδες ατομικά ρολόγια που λειτουργούν σε διαφορετικά εργαστήρια. Ένα αντίστοιχο σύστημα στη Σελήνη θα απαιτούσε αξιόπιστα ρολόγια, μετρήσεις και διαδικασίες σύγκρισης, ώστε οι χρονικές αναφορές να διατηρούνται με την απαιτούμενη ακρίβεια.
Παραμένουν, επίσης, σημαντικά τεχνικά ζητήματα που αφορούν τον τρόπο σύνδεσης της σεληνιακής ώρας με τη γήινη, καθώς και τον καθορισμό των παραμέτρων αναφοράς που απαιτούνται για τη βαθμονόμηση των οργάνων.
Ένα από αυτά αφορά το υψόμετρο αναφοράς. Στη Γη, πολλές μετρήσεις υψομέτρου συνδέονται με το μέσο επίπεδο της θάλασσας. Η Σελήνη δεν διαθέτει θάλασσες, επομένως οι επιστήμονες πρέπει να συμφωνήσουν σε κατάλληλες γεωδαιτικές και βαρυτικές παραμέτρους αναφοράς.
Η επιλογή αυτών των παραμέτρων έχει σημασία, καθώς το βαρυτικό δυναμικό επηρεάζει τον ρυθμό των ρολογιών. Επομένως, η δημιουργία ενός σταθερού συστήματος σεληνιακού χρόνου απαιτεί συνδυασμό μετρολογίας, αστρονομίας, φυσικής και γεωδαισίας.
Η απόφαση στις Βερσαλλίες θέτει το διεθνές πλαίσιο για αυτή την προσπάθεια. Το επόμενο βήμα είναι η συνεργασία των επιστημονικών οργανισμών και των διαστημικών υπηρεσιών, ώστε η κοινή χρονική αναφορά να περάσει από τον σχεδιασμό στην εφαρμογή και να μπορέσει να υποστηρίξει τις μελλοντικές αποστολές στον φυσικό δορυφόρο της Γης.
Διαβάστε τις Ειδήσεις σήμερα και ενημερωθείτε για τα πρόσφατα νέα.
Ακολουθήστε το Skai.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις.
