ทำไมจึงจำเป็นต้องวัดเวลาบนดาวอังคาร?

แผนการสำรวจและวางรากฐานสำหรับดาวอังคารยังคงติดอยู่กับความแตกต่างของเวลา หากคำนวณผิดพลาด จะทำให้ยานอวกาศลงจอดนอกเส้นทาง

เวลาบนดาวอังคารช้ากว่าบนโลก 477 ไมโครวินาทีต่อวัน ภาพ: Shutterstock

วิศวกรนาซากำลังประสบปัญหาในการวัดเวลาบนดาวอังคาร เพราะการคำนวณผิดพลาดเพียงครั้งเดียวอาจทำให้ปัญหาทั้งหมดพังทลายลงได้ จากการคำนวณที่เผยแพร่ในเดือนกรกฎาคมโดยนักวิจัย นีล แอชบี และ บิจูนาถ พัทลา พบว่านาฬิกาบนดาวอังคารเดินเร็วกว่าบนโลกถึง 477 ไมโครวินาทีต่อวัน

อัตรานี้เปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นอีก 226 ไมโครวินาทีต่อวัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวอังคารในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งอาจดูเหมือนไม่มากนัก แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อนักดาราศาสตร์พยายามลงจอดยานอวกาศ หรือซิงค์สัญญาณกับยานสำรวจบนดาวอังคาร

ด้วยความเร็วแสง ความล่าช้าเพียง 56 ไมโครวินาทีนั้นเทียบเท่ากับสนามฟุตบอลประมาณ 184 สนาม ซึ่งหมายความว่ายานจะพลาดจุดลงจอดไปโดยสิ้นเชิง ความท้าทายนี้ นอกเหนือจากข้อจำกัดของดาวเคราะห์ดวงนี้แล้ว ยังส่งผลกระทบต่อโครงการอาร์ทิมิสของนาซา ซึ่งต้องจัดการการซิงโครไนซ์เวลาระหว่างโลก ดวงจันทร์ และดาวอังคารในเวลาเดียวกัน

งานวิจัยแสดงให้เห็นว่านาฬิกาบนดาวอังคารเดินเร็วกว่าบนดวงจันทร์ถึง 421.5 ไมโครวินาทีต่อวัน การวัดความเร็วของเวลาบน ดาวเคราะห์ ทั้งสามดวงได้อย่างแม่นยำถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ วัตถุมวลมากจะบิดเบือนกาลอวกาศ และนาฬิกาก็เดินด้วยอัตราที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่ ปัญหาคือแบบจำลองการคำนวณในปัจจุบันนั้นเรียบง่ายเกินไป

การคำนวณก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่อาศัยวงโคจรของดาวเคราะห์ที่มีเพียงสองวัตถุ เช่น โลกและดวงจันทร์ หรือดาวอังคาร แต่แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ยังก่อให้เกิด “กระแสน้ำขึ้นน้ำลง” ซึ่งเป็นการรบกวนที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และดวงจันทร์ในกาลอวกาศ และเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ของแบบจำลองก่อนหน้านี้

การคำนวณใหม่ของ Ashby และ Patla หลังจากเพิ่มปริมาณน้ำขึ้นน้ำลงจากดวงอาทิตย์เข้าไปแล้ว มีความแม่นยำมากกว่าการศึกษาครั้งก่อนๆ เกือบ 100 เท่า ตามข้อมูลของ BGR ความแตกต่างนี้ได้สร้างแบบจำลองที่มีความน่าเชื่อถือเพียงพอที่จะสร้างระบบสำคัญสำหรับภารกิจอวกาศ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยยังไม่ได้คำนึงถึงอิทธิพลของกระแสน้ำขึ้นน้ำลงของแบบจำลองนี้อย่างครบถ้วนเมื่อนำไปใช้กับระบบโลก-ดาวอังคาร

ดาวเทียม GPS ทุกดวงที่โคจรรอบโลกในปัจจุบันต้องเผชิญกับปัญหาที่นาฬิกาของดาวเทียมเดินเร็วกว่านาฬิกาในโทรศัพท์มือถือของคุณ เนื่องจากอยู่ห่างจากแรงโน้มถ่วงของโลกมากกว่า หากไม่แก้ไข ความผิดพลาดอาจเพิ่มขึ้นเป็นไมล์ภายในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง

สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในระดับระหว่างดาวเคราะห์ โดยมีสนามโน้มถ่วงหลายสนามที่ถูกรบกวนจากดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ทำให้เกิดความซับซ้อนเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ นี่คือความท้าทายที่วิศวกรต้องเผชิญเมื่อออกแบบระบบนำทางและการสื่อสารสำหรับโครงการต่างๆ เช่น ภารกิจ Mars Sample Return

ทำเนียบขาวได้ขอให้นาซาจัดทำมาตรฐานเวลาแยกต่างหากสำหรับดวงจันทร์ เรียกว่า Coordinated Lunar Time (CLT) ซึ่งคล้ายกับ UTC ของโลก งานวิจัยใหม่นี้วางรากฐานสำหรับการทำแบบเดียวกันนี้สำหรับดาวอังคาร

ครั้งนี้ นาซากำลังวางแผนสร้างโครงสร้างพื้นฐานถาวร ภารกิจส่งเสบียงประจำ และแม้แต่การตั้งถิ่นฐานของมนุษย์บนดาวอังคาร ทั้งหมดนี้จำเป็นต้องใช้ระบบเวลาที่สะท้อนความเป็นจริงทางกายภาพได้อย่างแม่นยำ ไม่ใช่แค่แบบจำลองในตำราเรียนแบบง่ายๆ

แบบจำลองเหล่านี้ไม่ได้สมบูรณ์แบบนัก แต่ก็ก้าวหน้ากว่าที่มนุษย์ทำได้มากแล้ว นักวิจัยกล่าวว่าแบบจำลองเหล่านี้กำลังเข้าใกล้ความแม่นยำที่ต้องการแล้ว แต่ยังมีปัญหาอีกหนึ่งอย่างที่ต้องแก้ไข

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