Praćenje vremena djeluje jednostavno, sve dok se ne zagrebe ispod površine onoga što vrijeme zapravo jest. Sekunda se definira kao 9 192 631 770 oscilacija cezijevog atoma. No, kako pise Universe today, prema općoj teoriji relativnosti Alberta Einsteina, gravitacija usporava te oscilacije. Drugim riječima, vrijeme teče različitom brzinom ovisno o tome koliko je neki objekt duboko u gravitacijskom polju. Zato nastaje problem kada pokušamo uskladiti mjerenje vremena na dvama mjestima s različitim gravitacijskim uvjetima, primjerice na Zemlji i Mjesecu.
Nedavni rad Pascale Defraigne iz Kraljevskog opservatorija Belgije i njezinih suradnika razmatra moguća rješenja tog izazova. Autori se pritom oslanjaju na koncept novog koordinatnog vremena za Mjesec (TCL) koji je predložila Međunarodna astronomska unija.
Zašto nam to treba upravo sada
Kako se polako pripremamo za povratak na Mjesec, ovaj put dugotrajniji, postaje jasno da nam treba standardiziran sustav navigacije. Sjedinjene Američke Države, Kina i Europska unija već rade na programima koji će astronautima ponuditi usluge pozicioniranja, navigacije i točnog vremena te omogućiti izgradnju pouzdane mrežne infrastrukture na Mjesečevoj površini.
Cilj tih sustava je metarska točnost položaja svakog mjesečevog odašiljača, što zahtijeva usklađenost satova na razini nekoliko nanosekundi. Sličan problem već postoji u sustavima poput GPS-a, gdje sateliti u visokoj orbiti i korisnici na površini doživljavaju različite relativističke pomake. Kako bi se olakšale buduće misije na Mjesecu, Međunarodna astronomska unija je 2024. definirala Lunocelestijalni referentni sustav (?) (LCRS) i pripadno koordinatno vrijeme TCL.
Kako uskladiti satove na različitim visinama
Standard je jedan dio priče, ali njegovo provođenje sasvim drugo. Sat na površini Mjeseca svakoga bi dana odstupio oko 56 mikrosekundi u odnosu na sat u orbiti koji služi kao referenca. To je daleko više od tolerancije potrebne za navigaciju. Ista poteškoća postoji i na Zemlji, pa se postavlja pitanje kako ju ondje uspješno rješavamo.
Na našem planetu koristi se takozvano skalirano vrijeme, primjerice “zemaljsko vrijeme” (TT). Ono uključuje poznati korekcijski faktor koji kompenzira drift standardnog sata na razini mora. No nešto takvo na Mjesecu zasad nije izvedivo. On nema razinu mora, a razlike u nadmorskoj visini između kratera i njihovih rubova dugoročno stvaraju različit stupanj usporavanja vremena.
Druga mogućnost je prelazak na vremenski okvir sličan baricentričnom dinamičkom vremenu, koji nije vezan uz površinu nego uz koordinatno vrijeme cijelog Sunčeva sustava. Prednost tog pristupa je dosljednost. Budući da se vrijeme ne “skalira” na određenu točku na Mjesecu, dugoročni drifti mogu se precizno kompenzirati.
Treća opcija je koristiti TCL kao osnovu i dodati element upravljanja satovima, gdje se svaki uređaj povremeno “vraća” na referentnu vrijednost glavnog sata. Dopuštena su manja odstupanja, ali nijedan sat nikada ne bi odlutao dovoljno da naruši navigaciju ili komunikaciju. Ovaj pristup ne ovisi o visini na kojoj se nalazi sat, jer se stupanj korekcije jednostavno prilagodi.
Najjednostavnije rješenje čini se najboljim
Autori rada zaključuju da je upravo treća mogućnost najučinkovitija. Skaliranje vremena, tvrde, uvodi dodatnu složenost bez stvarne koristi za korisnike na površini Mjeseca. S druge strane, povremeno “upravljanje” satovima već je uobičajena praksa u globalnim navigacijskim sustavima na Zemlji, pa je tehnologija dobro poznata.
Takav pristup zahtijeva najjednostavniju implementaciju unutar budućih mjesečevih satelitskih mreža. No to ne znači da će ga sve svemirske agencije odmah prihvatiti. Različiti sustavi morat će se dogovoriti oko zajedničkog standarda, inače bi na Mjesecu mogla nastati vremenska zbrka prije nego što uopće postane dom dugotrajnim misijama i ljudskim posadama
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
