火星で時間を計測する必要があるのはなぜですか？

火星の時間は地球よりも1日あたり477マイクロ秒遅い。写真： Shutterstock

NASAの技術者たちは、火星での時間の計測に苦慮している。計算ミスが一つでもあれば、計測プロセス全体に影響を及ぼす可能性があるからだ。ニール・アシュビー氏とビジュナス・パトラ氏が7月に発表した計算によると、火星の時計は地球の時計よりも1日に477マイクロ秒速く進むという。

この速度は、火星の太陽周回軌道上の位置によって、1日あたりさらに226マイクロ秒変化する可能性があります。この単位は取るに足らないように聞こえるかもしれませんが、天文学者が宇宙船を着陸させたり、火星に既に存在する探査車と信号を同期させたりする際には、非常に重要な意味を持ちます。

光速では、わずか56マイクロ秒の遅れでもサッカー場約184個分に相当する距離となり、着陸地点から完全に逸脱してしまうことになる。この課題は、惑星探査の限界を超えて、地球、月、火星の時刻を同時に同期させる必要があるNASAのアルテミス計画にも影響を与える。

研究によると、火星の時計は月の時計よりも1日あたり421.5マイクロ秒速く進むことが分かっている。これら3つの異なる惑星間で時間の流れを正確に調整することは、大きな課題である。

アインシュタインの相対性理論によれば、質量のある物体は時空を歪ませ、重力と運動によって時計の進み方が変化するはずだ。問題は、現在の計算モデルが単純すぎるということだ。

これまでの計算のほとんどは、地球と月、あるいは地球と火星など、2つの天体のみを含む惑星軌道に基づいていた。しかし、太陽の重力は「太陽潮汐」と呼ばれる擾乱も引き起こし、惑星や衛星が時空を移動する様子に影響を与え、これまでのモデル計算の結果を変えることになる。

BGRによると、アシュビーとパトラによる新たな計算では、太陽潮汐の要素を加えたことで、これまでの研究に比べて精度が約100倍向上した。この差により、宇宙ミッションの重要なシステムを構築するのに十分な信頼性を持つモデルが作成された。しかし、研究者らは、地球・火星系に適用した場合、潮汐の影響をモデルに完全には考慮に入れていない。

現在地球を周回しているすべてのGPS衛星は、地球の重力から遠いため、搭載されている時計が携帯電話の時計よりも進んでしまうという問題を抱えている。適切な補正を行わないと、このずれはわずか数時間の運用で数マイルにも達する可能性がある。

惑星間規模でも同様の現象が起こり、太陽からの様々な重力場が時間とともに変化する擾乱を引き起こし、複雑さが指数関数的に増大する。これはまさに、火星サンプルリターンミッションのようなプロジェクトにおいて、エンジニアが航行システムや通信システムを設計する際に直面する課題である。

ホワイトハウスはNASAに対し、地球の協定世界時（UTC）と同様に、月にも独自の標準時（CLT：Coordinated Lunar Time）を設けるよう要請した。今回の新たな研究は、火星にも同様の標準時を設けるための基礎を築いた。

今回、NASAは恒久的なインフラを構築し、定期的な補給ミッションを実施し、さらには火星に人類の居住地を建設することを計画している。これらすべてを実現するには、教科書的な単純化されたモデルではなく、物理的な現実を正確に反映した時間システムが必要となる。

これらのモデルは完璧ではないものの、人類がこれまで達成してきたあらゆる成果を凌駕している。研究者たちは、目標とする精度に非常に近いところまで来ていると述べており、解決すべき問題がまだ一つ残っているという。

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