למה יש צורך למדוד זמן על מאדים?

התוכניות לחקור ולהניח את היסודות למאדים עדיין תקועות עם הפרש הזמנים, שאם יחושב בצורה שגויה, הוא יגרום לחללית לנחות במסלולה.

הזמן על מאדים איטי ב-477 מיקרו-שניות ביום מאשר על כדור הארץ. צילום: Shutterstock .

מהנדסי נאס"א מתקשים למדוד את הזמן על מאדים, משום שטעייה אחת בחישוב יכולה להרוס את כל הבעיה. לפי חישובים שפורסמו ביולי על ידי החוקרים ניל אשבי וביג'ונאת פאטלה, שעון על מאדים פועל מהר יותר ב-477 מיקרו-שניות ביום מאשר על כדור הארץ.

קצב זה משתנה ב-226 מיקרו-שניות נוספות ביום, בהתאם למיקומו של מאדים במסלולו סביב השמש. זה אולי לא נראה הרבה, אבל זה חשוב כאשר אסטרונומים מנסים להנחית חללית, או לסנכרן אותות עם רכבי שטח שכבר נמצאים על מאדים.

במהירות האור, עיכוב של 56 מיקרו-שניות בלבד שווה ערך לכ-184 מגרשי כדורגל, כלומר, הוא היה מפספס את אתר הנחיתה לחלוטין. אתגר זה, בנוסף למגבלותיו של כוכב הלכת, משפיע גם על תוכנית ארטמיס של נאס"א, אשר צריכה לנהל את סנכרון הזמן בין כדור הארץ, הירח ומאדים בו זמנית.

מחקרים מראים ששעונים על מאדים פועלים מהר יותר מאשר על הירח ב-421.5 מיקרו-שניות ביום. מדידה מדויקת של מהירות הזמן בשלושה עולמות שונים היא אתגר גדול.

על פי תורת היחסות של איינשטיין, עצמים מסיביים מעוותים את המרחב-זמן, ושעונים פועלים בקצב שונה בהתאם לכוח הכבידה ולתנועה. הבעיה היא שמודלים חישוביים עכשוויים פשטניים מדי.

רוב החישובים הקודמים התבססו על מסלולים של כוכבי לכת הכוללים רק שני גופים, כמו כדור הארץ והירח, או מאדים. אבל כוח המשיכה של השמש יוצר גם "גאות ושפל סולאריים", הפרעות המשפיעות על האופן שבו כוכבי לכת וירחים נעים במרחב-זמן, ומשנות את תוצאות המודלים הקודמים.

החישובים החדשים של אשבי ופטלה, לאחר הוספת גאות ושפל סולאריים, היו מדויקים כמעט פי 100 ממחקרים קודמים, על פי BGR . הבדל זה יצר מודל אמין מספיק כדי לבנות מערכות מפתח למשימות חלל. עם זאת, החוקרים טרם התחשבו במלואה בהשפעת הגאות והשפל של המודל כאשר הוא מיושם על מערכת כדור הארץ-מאדים.

כל לוויין GPS המקיף את כדור הארץ כיום מתמודד עם הבעיה של שעונו הפועל מהר יותר מהשעון בטלפון הסלולרי שלכם, משום שהוא רחוק יותר מכוח המשיכה של כדור הארץ. ללא תיקון, השגיאה יכולה להצטבר לקילומטרים תוך מספר שעות פעולה בלבד.

אותו הדבר קורה בקנה מידה בין-כוכבי, כאשר שדות כבידה מרובים המושפעים על ידי השמש משתנים עם הזמן, מה שמגדיל את המורכבות באופן אקספוננציאלי. זהו האתגר שעומד בפני מהנדסים בעת תכנון מערכות ניווט ותקשורת עבור פרויקטים כמו משימת Mars Sample Return.

הבית הלבן ביקש מנאס"א ליצור תקן זמן נפרד לירח, הנקרא זמן ירחי מתואם (CLT), בדומה ל-UTC של כדור הארץ. מחקר חדש זה מניח את היסודות לעשות את אותו הדבר עבור מאדים.

הפעם, נאס"א מתכננת לבנות תשתית קבועה, משימות אספקה ​​סדירות, ואפילו התיישבות אנושית על מאדים. כל אלה ידרשו מערכת זמן שתשקף במדויק את המציאות הפיזית, ולא רק מודל פשוט של ספר לימוד.

המודלים אינם מושלמים, אך הם כבר מקדימים בהרבה את מה שהשיגו בני אדם. החוקרים אומרים שהם מתקרבים לדיוק הרצוי, עם בעיה נוספת לפתור.

מקור: https://znews.vn/vi-sao-can-do-thoi-gian-tren-hoa-tinh-post1593473.html