Зачем на Марсе нужно измерять время?

Планы по исследованию Марса и подготовке к посадке по-прежнему сдерживаются нехваткой времени; ошибки в расчетах могут привести к тому, что космический аппарат собьется с курса.

Время на Марсе на 477 микросекунд в сутки медленнее, чем на Земле. Фото: Shutterstock .

Инженеры НАСА испытывают трудности с измерением времени на Марсе, поскольку даже одна ошибка в расчетах может повлиять на весь процесс. Согласно расчетам, опубликованным в июле исследователями Нилом Эшби и Биджунатом Патлой, марсианские часы идут на 477 микросекунд в сутки быстрее, чем земные.

Эта частота может изменяться еще на 226 микросекунд в сутки в зависимости от положения Марса на его орбите вокруг Солнца. Эта единица может показаться незначительной, но она имеет решающее значение, когда астрономы пытаются посадить космический аппарат или синхронизировать сигналы с марсоходами, уже находящимися на Марсе.

При скорости света задержка всего в 56 микросекунд эквивалентна примерно 184 футбольным полям, а это значит, что они полностью отклонились бы от зоны посадки. Эта проблема, помимо ограничений планетарных исследований, также затрагивает программу НАСА «Артемида», где необходимо одновременно синхронизировать время между Землей, Луной и Марсом.

Исследования показывают, что часы на Марсе идут на 421,5 микросекунды в сутки быстрее, чем на Луне. Точная корректировка скорости времени на этих трех разных мирах представляет собой серьезную проблему.

Согласно теории относительности Эйнштейна, массивные объекты искривляют пространство-время, а часы работают с разной скоростью в зависимости от гравитации и движения. Проблема в том, что существующие вычислительные модели слишком упрощены.

Большинство предыдущих расчетов основывались на орбитах планет, включающих только два объекта, например, Землю с Луной или Марсом. Но гравитационное притяжение Солнца также создает «солнечные приливы» — возмущения, которые влияют на движение планет и спутников в пространстве-времени и изменяют результаты предыдущих модельных расчетов.

Согласно данным BGR , новые расчеты Эшби и Патлы, после добавления фактора солнечных приливов, повысили точность почти в 100 раз по сравнению с предыдущими исследованиями. Это различие позволило создать модель, достаточно надежную для разработки ключевых систем для космических миссий. Однако исследователи еще не в полной мере учли влияние приливов в модели применительно к системе Земля-Марс.

Сегодня каждый спутник GPS, вращающийся вокруг Земли, сталкивается с проблемой опережения показаний бортовых часов по сравнению с часами мобильного телефона, поскольку он находится дальше от зоны гравитационного притяжения Земли. Без надлежащей коррекции это расхождение может достигать нескольких километров всего за несколько часов работы.

То же самое происходит и в межпланетном масштабе: различные гравитационные поля Солнца вызывают возмущения, которые меняются со временем, что приводит к экспоненциальному увеличению сложности. Именно с этой проблемой сталкиваются инженеры при проектировании навигационных и коммуникационных систем для таких проектов, как миссия по возвращению образцов с Марса.

Белый дом обратился к НАСА с просьбой установить отдельный стандарт времени для Луны, называемый скоординированным лунным временем (CLT), аналогичный земному UTC. Это новое исследование заложило основу для создания аналогичного стандарта для Марса.

На этот раз НАСА планирует построить постоянную инфраструктуру, проводить регулярные миссии по снабжению и даже основать человеческие поселения на Марсе. Для всего этого необходима система отсчета времени, которая точно отражает физическую реальность, а не просто упрощенная модель из учебника.

Эти модели не идеальны, но они превзошли все, чего когда-либо достигало человечество. Исследователи говорят, что они очень близки к желаемой точности, и остается еще одна проблема, которую нужно решить.

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