למה יש צורך למדוד זמן על מאדים?

תוכניות לחקור ולהניח את היסודות לנחיתה על מאדים עדיין מוגבלות עקב פערים בזמן; חישובים שגויים עלולים לגרום לחלליות לנחות מחוץ למסלולן.

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

מהנדסים בנאס"א מתקשים למדוד את הזמן על מאדים, שכן טעות בחישוב אחת עלולה להשפיע על התהליך כולו. על פי חישובים שפורסמו ביולי על ידי החוקרים ניל אשבי וביג'ונאת' פאטלה, שעון על מאדים פועל מהר יותר ב-477 מיקרו-שניות ביום משעון על כדור הארץ.

קצב זה יכול להשתנות אף ב-226 מיקרו-שניות נוספות ביום, בהתאם למיקום מאדים במסלולו סביב השמש. יחידה זו אולי נשמעת חסרת משמעות, אך היא קריטית 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 הם היו סוטים לחלוטין מאזור הנחיתה. אתגר זה, מעבר למגבלות המחקר הפלנטרי, משפיע גם על תוכנית ארטמיס של נאס"א, שם עליהם לנהל זמן מסונכרן בין כדור הארץ, הירח ומאדים בו זמנית.

מחקרים מראים ששעונים על מאדים פועלים מהר יותר ב-421.5 מיקרו-שניות ביום מאשר על הירח. התאמה מדויקת של מהירות הזמן בשלושת העולמות השונים הללו היא אתגר גדול.

על פי תורת היחסות של איינשטיין, עצמים מסיביים יעוותו את המרחב-זמן, ושעונים יפעלו במהירויות שונות בהתאם לכוח הכבידה ולתנועה. הבעיה היא שמודלים חישוביים עכשוויים פשטניים מדי.

רוב החישובים הקודמים התבססו על מסלולי כוכבי לכת שכללו רק שני עצמים, כמו כדור הארץ עם הירח, או עם מאדים. אבל כוח המשיכה של השמש יוצר גם "גאות ושפל סולאריים", הפרעות המשפיעות על האופן שבו כוכבי לכת ולוויינים נעים במרחב-זמן, ומשנות את תוצאות חישובי המודל הקודמים.

החישובים החדשים של אשבי ופטלה, לאחר הוספת גורם הגאות והשפל הסולאריים, הגדילו את הדיוק כמעט פי 100 בהשוואה למחקרים קודמים, על פי BGR . הבדל זה יצר מודל אמין מספיק כדי לבנות מערכות מפתח למשימות חלל. עם זאת, החוקרים טרם הביאו בחשבון באופן מלא את השפעת הגאות והשפל במודל כאשר היא מיושמת על מערכת כדור הארץ-מאדים.

כל לוויין GPS המקיף את כדור הארץ כיום מתמודד עם הבעיה של שעון מובנה הפועל מהר יותר משעון טלפון נייד, מכיוון שהם רחוקים יותר מכוח המשיכה של כדור הארץ. ללא תיקון מתאים, פער זה יכול להגיע לקילומטרים רבים תוך שעות פעולה ספורות בלבד.

אותו הדבר קורה בקנה מידה בין-כוכבי, כאשר שדות כבידה שונים מהשמש גורמים להפרעות שמשתנות עם הזמן, מה שמוביל למורכבות מוגברת באופן אקספוננציאלי. זהו בדיוק האתגר שעומד בפני מהנדסים בעת תכנון מערכות ניווט ותקשורת עבור פרויקטים כמו משימת Mars Sample Return.

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

הפעם, נאס"א מתכננת לבנות תשתית קבועה, לבצע משימות אספקה ​​סדירות, ואף להקים יישובים אנושיים על מאדים. כל זה דורש מערכת זמן המשקפת במדויק את המציאות הפיזית, ולא רק מודל פשוט של ספר לימוד.

מודלים אלה אינם מושלמים, אך הם עלו על כל מה שהשיגו בני אדם אי פעם. חוקרים אומרים שהם קרובים מאוד לדיוק הרצוי, ועדיין נותרה בעיה אחת נוספת לפתור.

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