Waarom is het nodig om de tijd op Mars te meten?

De tijd op Mars is 477 microseconden per dag langzamer dan op aarde. Foto: Shutterstock .

NASA-ingenieurs hebben moeite met het meten van de tijd op Mars, omdat één verkeerde berekening het hele probleem kan verpesten. Volgens berekeningen die in juli werden gepubliceerd door onderzoekers Neil Ashby en Bijunath Patla, loopt een klok op Mars 477 microseconden per dag sneller dan op aarde.

Deze snelheid verandert met 226 microseconden per dag, afhankelijk van de positie van Mars in zijn baan om de zon. Dit lijkt misschien niet veel, maar het is belangrijk wanneer astronomen een ruimtevaartuig willen laten landen of signalen willen synchroniseren met rovers die zich al op Mars bevinden.

Met de lichtsnelheid staat een vertraging van slechts 56 microseconden gelijk aan ongeveer 184 voetbalvelden, wat betekent dat de landingsplaats volledig gemist zou zijn. Deze uitdaging, naast de beperkingen van de planeet, heeft ook gevolgen voor NASA's Artemis-programma, dat de tijdsynchronisatie tussen de aarde, de maan en Mars tegelijkertijd moet regelen.

Onderzoek toont aan dat klokken op Mars 421,5 microseconden per dag sneller lopen dan op de maan. Het nauwkeurig meten van de tijdsnelheid op drie verschillende planeten is een enorme uitdaging.

Volgens Einsteins relativiteitstheorie vervormen zware objecten de ruimtetijd en lopen klokken met verschillende snelheden, afhankelijk van zwaartekracht en beweging. Het probleem is dat de huidige rekenmodellen te simplistisch zijn.

De meeste eerdere berekeningen waren gebaseerd op planetaire banen waarbij slechts twee hemellichamen betrokken waren, zoals de aarde en de maan, of Mars. Maar de zwaartekracht van de zon veroorzaakt ook "zonnegetijden", verstoringen die van invloed zijn op de manier waarop planeten en manen door de ruimtetijd bewegen en de resultaten van eerdere modellen veranderen.

De nieuwe berekeningen van Ashby en Patla, na toevoeging van de zonnegetijden, waren volgens BGR bijna 100 keer nauwkeuriger dan eerdere studies. Dit verschil heeft een model opgeleverd dat betrouwbaar genoeg is om belangrijke systemen voor ruimtemissies te bouwen. De onderzoekers hebben echter nog niet volledig rekening gehouden met de getijdeninvloed van het model bij toepassing op het Aarde-Mars-systeem.

Elke GPS-satelliet die tegenwoordig rond de aarde draait, heeft het probleem dat zijn klok sneller loopt dan de klok van je mobiele telefoon, omdat hij verder verwijderd is van de zwaartekracht van de aarde. Zonder correctie kan de afwijking in slechts een paar uur tijd oplopen tot kilometers.

Hetzelfde gebeurt op interplanetaire schaal, waarbij meerdere zwaartekrachtvelden, verstoord door de zon, in de loop van de tijd veranderen en de complexiteit exponentieel toenemen. Dit is de uitdaging waar ingenieurs voor staan bij het ontwerpen van navigatie- en communicatiesystemen voor projecten zoals de Mars Sample Return-missie.

Het Witte Huis heeft NASA gevraagd een aparte tijdstandaard voor de maan te creëren, genaamd Coordinated Lunar Time (CLT), vergelijkbaar met de UTC-tijd op aarde. Dit nieuwe onderzoek legt de basis om hetzelfde te doen voor Mars.

Deze keer is NASA van plan om permanente infrastructuur, regelmatige bevoorradingsmissies en zelfs menselijke nederzettingen op Mars te bouwen. Dit alles vereist een tijdsysteem dat de fysieke realiteit nauwkeurig weergeeft, niet slechts een vereenvoudigd model uit een leerboek.

De modellen zijn niet perfect, maar ze lopen al ver voor op wat mensen tot nu toe hebben bereikt. De onderzoekers zeggen dat ze dichter bij de gewenste nauwkeurigheid komen, maar dat er nog één probleem moet worden opgelost.

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