آیا می دانید در کره ماه ساعت چند است؟

به گزارش پایگاه خبری-تحلیلی ساعدنیوز به نقل از فرارو، دهه آینده شاهد انقلابی در اکتشافات کره ماه خواهیم بود، از جمله ده ها ماموریت و برنامه هایی برای ایجاد پایگاه های دائمی در ماه. این تلاش ها چالش های بسیار زیادی را به همراه دارد. اما در این میان یک سوال مهم و خیلی ظریف وجود دارد که مترولوژیست های سراسر دنیا در تلاش هستند تا پاسخی برای آن بیابند: اکنون در کره ماه ساعت چند است؟

شریل گراملینگ، یک مهندس هوا فضا که رهبری تیم موقعیت، ناوبری و زمان بندی در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، در گرین بلت، مریلند را بر عهده دارد می گوید: «ما تازه کار روی این موضوع شروع کرده ایم.»

در حال حاضر ماه زمان مستقلی ندارد. هر یک از ماموریت های انجام شده در ماه مقیاس زمانی خاص خود را دارد که از طریق کنترل کننده های آن ماموریت از روی زمین، با زمان جهانی یا UTc (استانداردی که ساعت های زمین با آن تنظیم می شوند) مرتبط است. اما این روش دقیق نیست و فضاپیما هایی که در حال کاوش در ماه هستند، زمانشان را با یکدیگر هماهنگ نمی کنند.

اگر تعداد کاوشگر هایی که در حال ماموریت هستند کم باشد، مشکلی ایجاد نخواهد شد، اما اگر چند کشتی فضایی به طور همزمان با هم کار کنند، احتمالا به مشکل برخواهند خورد. همچنین آژانس های فضایی می خواهند آن ها را با استفاده از ناوبری ماهواره ای که بر سیگنال های زمان بندی دقیق متکی است، ردیابی کنند.

مشخص نیست که زمان جهانی ماه چگونه خواهد بود. ساعت ها بر روی زمین و ماه به دلیل تفاوت میدان های جاذبه دو کره، متفاوت از هم کار می کنند. زمان رسمی ماه می تواند بر اساس یک سیستم طراحی شده و همگام شده با UTC کار کند، و یا کاملا از زمان زمینی مستقل باشد.

نمایندگان آژانس های فضایی و سازمان های دانشگاهی سرتاسر جهان، در نوامبر ۲۰۲۲ نشستی در مرکز تحقیقات فضایی و فناوری اروپایی آژانس فضایی اروپا (ESA) داشتند و در آن شروع به پیش نویس پیشنهادات در مورد چگونگی تعریف زمان در کره ماه کردند.

پاتریزیا تاولا، مدیر بخش زمان در اداره بین المللی اوزان و مقیاس ها در سور فرانسه، می گوید: «هرچه سریعتر باید در مورد این موضوع تصمیم گیری شود. اگر یک زمان رسمی برای ماه تعیین نشود، خیلی زود آژانس های فضایی و شرکت های خصوصی وارد عمل شده و راهکار های خود را ارائه خواهند داد. به همین دلیل است که اکنون ما هشدار می دهیم و می گوییم که باید با هم کار کنیم تا به یک تصمیم مشترک برسیم.»

ردیابی ماهواره ها

نیاز مبرم به داشتن زمان در ماه، از برنامه هایی برای خلق یک سیستم ناوبری ماهواره ای (GNSS) برای ماه ناشی می شود. درست چیزی شبیه به آنچه GPS و دیگر شبکه های ناوبری ماهواره ای ردیابی دقیق، در مورد یک مکان روی زمین انجام می دهند. آژانس های فضایی قصد دارند تا نصب GNSS ماه را تا سال ۲۰۳۰ انجام دهند.

آژانس فضایی اروپا یک پروژه ناوبری ماهواره ای قمری، به نام Moonlight (نور مهتاب) را در جلسه شورای خود که در ۲۲ و ۲۳ نوامبر ۲۰۲۲ در پاریس انجام شد تصویب کرد، و ناسا نیز پروژه ای مشابه با نام «سیستم های ناوبری و ایستگاه های تقویتی ارتباطات ماه» (LCRNS) را در ژانویه گذشته راه اندازی کرده است.

تا به امروز، ماموریت های ماه موقعیت های خود را با استفاده از سیگنال های رادیویی و طبق زمان های برنامه ریزی مشخص، به آنتن های بزرگ روی زمین ارسال می کردند. اما به گفته جول پارکر که یک مهندس است و بر سیستم های ناوبری ماه در مرکز گودارد کار می کند: با در نظر گرفتن ده ها ماموریت برنامه ریزی شده، منابع کافی برای پوشش همه آن ها وجود نخواهد داشت.

آژانس فضایی اروپا و ناسا قصد دارند تا بعنوان اولین گام، با استفاده از سیگنال های ناوبری ماهواره ای ضعیف از سفینه های زمینی، موقعیت های موجود در ماه را آزمایش کنند. در قدم بعدی، پروژه های GNSS قرار است ماهواره هایی را در اطراف ماه قرار دهند که هر یک از آن ها ساعت اتمی خود را دارند. یک گیرنده، که بعنوان مثال در سطح ماه قرار دارد، موقعیت خود را با ارسال سیگنال از موقعیت خود و با در نظر گفتن زمانی که طول می کشد تا سیگنال های ماهواره به آن برسد ارسال کرده و یک مثل از سیگنال های ارتباطی تشکیل می شود.

یورگ هان، مهندس شاغل در پروژه نور مهتاب آژانس فضایی اروپا می گوید: این آژانس طرح اولیه قرار گیری چهار فضاپیما را برنامه ریزی کرده که بتوانند قطب جنوبی ماه، جایی که بیشترین مقدار آب را در خود جای داده و هدف مهمی برای اکتشافات است را پوشش دهد.

هان می گوید: «همچنین ماموریت های ماه نیاز به یک زمان رسمی برای همکاری و برقراری ارتباط دارند؛ و همه باید بتوانند تابع این زمان رسمی باشند، در غیراینصورت هرج و مرج خواهد شد. سوال دیگری که مطرح می شود این است که آیا فضانوردان از زمان جهانی ماه در همه جای ماه استفاده می کنند یا خیر. با وجودیکه زمان ماه به عنوان مقیاس رسمی زمینی باقی خواهد ماند، اما کاربران آن ممکن است بخواهند زمان در مناطق مختلف ماه را، مانند زمین، طبق موقعیت خورشید در آسمان، تغییر دهند. چنین سوالی کمتر برای مترولوژیست ها مطرح می شود و در واقع بیشتر موضوعی قراردادی است؛ و این زمانی معنا خواهد داشت که یکنفر واقعا بر روی ماه زندگی کند.»

تعریف زمان ماه موضوع ساده ای نیست. اگرچه مفهوم ثانیه در همه جا یکسان است، اما طبق نظریه نسبیت در میدان های گرانشی قوی تر، ساعت ها کندتر حرکت می کنند. کشش گرانشی ماه ضعیف تر از زمین است و این بدان معناست که برای یک ناظر از روی زمین، ساعت ماه سریعتر از ساعت زمین کار می کند. به تخمین گراملینگ، یک ساعت بر روی کره ماه حدود ۵۶ میکروثانیه در ۲۴ ساعت سریع تر از زمین است.

به گفته تاولا: در مقایسه با سرعت ساعت بر روی زمین، سرعت ساعت بر روی ماه نیز به دلیل چرخش ماه، به میزان نامحسوس تغییر می کنند. این نکته بهشتی برای متخصصان نسبیت درست می کند، زیرا آن ها باید نکات زیادی را در نظر بگیرند.»

برای تعریف یک ساعت استاندارد برای ماه که تمام ساعت ها با آن مقایسه شوند، باید حداقل سه ساعت اصلی که با سرعت طبیعی ماه کار می کنند نصب شده و خروجی آن ها با یک الگوریتم ترکیب شود تا یک ساعت «مجازی» دقیق تر تولید شود.

اینکه بعد از آن چه اتفاقی می افتد بستگی به انتخاب مترولوژیست ها دارد. آن ها ممکن است که زمان ماه را بر اساس UTC تنظیم کنند. در این صورت زمان مجازی ماه به صورت منظم با UTC زمینی همگام خواهد شد. در بین این بررسی ها، ساعت اصلی تا زمان همگام سازی بعدی، زمان واقعی را نگه خواهد داشت. مزیت این کار سادگی تعامل برای کابرانی است که در زمین هستند.

گزینه جایگزین، استفاده از خروجی سینتی سایز شده ساعت های اتمی ماه، به عنوان یک زمان مستقل و پیوسته است و می توان رابطه آن با UTC را ردیابی کرد. گراملینگ می گوید: «در این صورت حتی اگر ارتباط ساعت های روی ماه با زمین قطع شود، هنوز می توانند با یکدیگر هماهنگ باشند و امکان ناوبری و ارتباطات ایمن را فراهم کنند. ایجاد یک زمان مستقل می تواند به عنوان یک مدل برای سیارات دورتری نظیر مریخ، که آژانس فضایی قصد بررسی آن ها را دارد، کارایی داشته باشد. او اضافه می کند که انتقال UTC به این سیارات، پیچیده تر از ماه خواهد بود.»

با توجه به این سناریو، تعریف روز در ماه از زمین متفاوت خواهد بود، یعنی زمان از یک ظهر خورشیدی تا ظهر خورشیدی بعدی به طور متوسط ۲۹.۵ روز زمینی طول خواهد کشید. با توجه به این که انسان در هر چرخه ۲۴ ساعت نیاز به خواب دارد، بنابراین روز های زمین همیشه برای فضانوردان مهم خواهند بود. اما این تعریف چیزی است که مترولوژیست ها باید بر روی آن توافق کنند.

همچنین مترولوژیست ها باید تصمیم بگیرند که ساعت های اصلی را در کجای کره ماه قرار دهند. همانند زمین، ارتفاع قرار گرفتن آن ها بر کارکردن و تیک تاک کردن شان تاثیر می گذارد. هان می گوید: ساعت ها می توانند درمدار ماه و یا روی سطح ماه باشند. «در حال حاضر در حال صحبت و تبادل نظر بر سر این موضوع با همکاران خود در ناسا هستیم.»

آژانس های فضایی استاندارد های ضروری دیگری نظیر اینکه از کدام نقشه های ماه و سیستم های مختصاتی برای ناوبری استفاده کنند، را در نظر می گیرند؛ و این کار را از طریق گروه مشاوره عملیات بین سازمانی، شورای آژانس های فضایی ملی و کمیته بین المللی سازمان ملل در GNSS انجام می دهند.

گرملینگ می گوید: برای اینکه سیستم های کشور های مختلف بتوانند همکاری کنند، این سیستم های مرجع باید در سطح بین المللی مورد توافق قرار بگیرند.

ناسا با کمک آژانس فضایی اروپا در حال ایجاد و گسترش چارچوبی با نام لونانت (LunaNet) است و امیدوار است بتواند مشارکت های بین المللی را جذب کند. لونانت شامل مجموعه ای از قوانین است تا بتواند تمام سیستم های محاسباتی، ارتباطی و ناوبری ماهواره ای ماه را بدون در نظر گرفتن ملیتی که آن ها را نسب می کنند به شکل یک شبکه واحد شبیه به اینترنت در بیاورد. تنظیم زمان در ماه، بخشی از یک کار بزرگ است.

به گفته گرملینگ: «هدف اصلی تولید یک شبکه در منظومه شمسی است؛ و اولین قسمت آن در ماه خواهد بود.»

۷ حیوان ترکیبی که از دیدن شان غافلگیر می شوید