Насколько быстрее на Луне идет время

Часы на Луне идут быстрее, чем на Земле. Это происходит из-за гравитации: там она гораздо слабее, чем на нашей планете / © iStockphoto, Getty Images, claudiodivizia

В начале апреля 2024 года Белый дом попросил NASA разработать план по внедрению единого стандарта исчисления времени на Луне. Он должен стать эталоном для международных лунных космических миссий, для которых важна предельная точность при выполнении сложных задач в процессе освоения спутника. Чтобы претворить план в жизнь, ученым нужно знать точную разницу во времени на Земле и Луне, ведь на Селене оно течет быстрее. Эту разницу рассчитали американские астрофизики.

Все зонды и другие космические аппараты для изучения Луны ученые отправляли и отправляют в космос согласно времени страны, руководящей миссией. Исходя из этого рассчитывается так называемая циклограмма миссии, в основе которой — программа станции, разбитая на временные отрезки. Зачастую управление этими машинами происходит из одной конкретной точки на Земле, поэтому проблем с необходимостью введения временного стандарта на Луне у стран — участниц таких проектов не возникало. 

В последнее время исследователи говорят о создании больших и сложных международных лунных программ, в том числе по отправке человека на поверхность нашего спутника («Артемида III», намеченная на 2026 год). В таком случае руководить этими миссиями будет достаточно непросто, ориентируясь лишь на земное время, которое привязано к одному конкретному часовому поясу. Из-за разницы во времени может возникнуть целый ряд технических ошибок как на пути к Луне, так и при посадке аппарата (повлияет на навигацию). 

В связи с этим Белый дом поручил NASA к концу 2026 года разработать единый стандарт исчисления времени на Луне — Координированное лунное время (Coordinated Lunar Time, LTC). Это будет не система часовых поясов, как на нашей планете, а собственная система отсчета времени для естественного спутника Земли. Американские власти уверены, что без этой системы совместные миссии на Луну с другими странами будут проходить гораздо сложнее. 

Часы на Луне идут быстрее, чем на Земле. Это происходит из-за гравитации: там она примерно в шесть раз слабее, чем на нашей планете. Известно, что чем сильнее гравитация в той или иной точке, тем медленнее, относительно внешнего наблюдателя, течет время. Чтобы взять LTC на вооружение, необходимо определить точную разницу во времени между Землей и Луной. 

Американские астрофизики из Лаборатории реактивного движения NASA под руководством Вячеслава Турышева провели расчеты и представили значение этой разницы. Результаты исследования команда опубликовала на сайте электронного архива препринтов arXiv.

Чтобы рассчитать точное значение разницы во времени, астрофизики изучили движение Луны и Земли вокруг центра масс всей Солнечной системы, или ее барицентра, который перемещается в зависимости от положения планет относительно Солнца. Дальше ученые воспользовались математическими формулами и вычислили, что время на поверхности Луны идет на 57,5 микросекунды в земные сутки (0,0000575 секунды) быстрее, чем на поверхности Земли. Это означает, что разница в одну секунду накапливается почти за 50 лет.

«Наш метод можно применять для синхронизации связи и работы любых лунных аппаратов. Теоретически вопрос лунного времени решен», — пояснил Турышев. 

Ученые неоднократно пытались подсчитать разницу во времени между Луной и Землей и зачастую получали отличающиеся значения — 58,7 микросекунды или 56 микросекунд. Такие подсчеты вели на основе метода изучения орбит этих двух тел, который иногда вызывает споры, а не на основе движения Луны и Земли вокруг барицентра Солнечной системы.

На первый взгляд кажется, что разница в микросекунды — сущие пустяки, но это предположение в корне неверно. Подобного рода временные расхождения могут вызвать ошибки в передаче данных между космическими зондами, а также нарушить синхронизацию связи между Землей, базами, астронавтами, лунными спутниками. Кроме того, это чревато ошибками (в том числе программными) при работе с картографией‌ и геолокацией‌ как на самом спутнике, так и на лунной орбите.

В августе 2024 года должна состояться встреча некоторых профильных организаций из разных стран, включая Международное бюро мер и весов, Международный астрономический союз. Вероятно, ученые попытаются договориться о плане решения проблемы единого стандарта исчисления времени на Луне. 

Прежде чем LTC начнет работать, исследователи должны определиться, что на Луне считать за «нулевой день». То есть с какого момента следует вводить новое времяисчисление и как далеко оно должно распространяться по лунной территории. 

Одно из решений проблемы единого стандарта исчисления времени на Луне — атомные часы, размещенные на поверхности спутника, которые отслеживали бы эффект замедления времени по сравнению с Землей начиная с лунного «нулевого дня».