Zašto naučnici insistiraju da postavimo satove na Mesec. I to što pre

Na površini Meseca, jedan Zemljin dan bi bio otprilike 56 mikrosekundi kraći nego na našoj matičnoj planeti — a mali broj koji može dovesti do značajnih nedoslednosti tokom vremena, a NASA i njeni međunarodni partneri se trenutno bore sa ovom zagonetkom.

Naučnici ne žele samo da stvore novu „vremensku zonu” na Mesecu, kako sugerišu neki naslovi, rekla je Šeril Gramling, istraživač za položaj Meseca, navigaciju, merenje vremena i standarde u NASA-inom Centru za svemirske letove Godard u Merilendu. Umesto toga, svemirska agencija i njeni partneri žele da stvore potpuno novu „vremensku skalu” ili sistem merenja koji uzima u obzir činjenicu da sekunde brže prolaze na Mesecu. Cilj agencije je da sarađuje sa međunarodnim partnerima kako bi uspostavila novi metod praćenja vremena, posebno za Mesec.

Astronauti na Mesecu, na primer, napustiće svoja staništa da bi istražili površinu i sprovodili naučna istraživanja. Takođe će komunicirati jedni sa drugima ili voziti lunarne bagije dok su na površini Meseca.

„Kada se kreću u odnosu na Mesec”, rekao je Gramling, „vreme mora biti relativno u odnosu na Mesec”, piše CNN.

Jednostavni sunčani satovi ili kamene formacije, koje prate senke dok Sunce prolazi iznad glave, obeležavaju tok dana baš kao što promenljive mesečeve faze mogu da zabeleže prolazak meseca na Zemlji. Ti prirodni merači vremena održavaju ljude u skladu sa rasporedom milenijumima. Ali, možda otkako su mehanički satovi stekli popularnost početkom 14. veka, časovničari su postali još pedantniji u pogledu preciznosti.

Precizno merenje sekundi takođe je postalo komplikovanije početkom 1900-ih, zahvaljujući fizičaru Albertu Ajnštajnu.

„Proklet bio Ajnštajn — on je smislio opštu relativnost, i iz nje proizilaze mnoge čudne stvari”, rekao je dr Brus Bets, glavni naučnik u Planetarnom društvu, neprofitnoj grupi za interesovanje za svemir dodajući da je jedna od njih da gravitacija usporava vreme.

Opšta relativnost je komplikovana, ali u širem smislu, to je okvir koji objašnjava kako gravitacija utiče na prostor i vreme.

Ajnštajnova teorija opšte relativnosti objasnila je zašto vreme prolazi malo sporije na nižim nadmorskim visinama — zato što gravitacija ima jači efekat bliže masivnom objektu. Naučnici su pronašli moderno rešenje za sve komplikacije relativnosti za merenje vremena na Zemlji: da bi objasnili neprimetne razlike, postavili su nekoliko stotina atomskih satova na različitim lokacijama širom sveta. Atomski satovi su ultra-precizni instrumenti koji koriste vibracije atoma za merenje protoka vremena, a ti satovi – u skladu sa Ajnštajnovim teorijama – otkucavaju sporije što su bliži površini Zemlje. Očitavanja atomskih satova širom sveta mogu se usredniti za širi, ali što je moguće tačniji osećaj vremena za planetu Zemlju u celini, dajući nam Koordinirano univerzalno vreme, ili UTC. Ipak, povremeno se uzimaju u obzir „preskočne sekunde“ kako bi se UTC uskladio sa malim promenama u brzini rotacije Zemlje.

Ovo metodično merenje vremena pomaže da se savremeni svet okreće – metaforički rečeno, rekao je Kevin Kogins, zamenik pomoćnika administratora i rukovodilac programa za NASA-in Program za svemirske komunikacije i navigaciju.

„Ako ste istraživali vreme na Zemlji, shvatate da je ono ključni pokretač svega: ekonomije, bezbednosti hrane, trgovine, finansijske zajednice, čak i istraživanja nafte. Oni koriste precizne satove“, rekao je Kogins.

Ako se vreme kreće drugačije na vrhovima planina nego na obalama okeana, možete zamisliti da stvari postaju još bizarnije što se dalje udaljavate od Zemlje. Da bismo dodali još više komplikacija- vreme sporije prolazi što se brže osoba ili svemirska letelica kreću, prema Ajnštajnovoj teoriji specijalne relativnosti. Astronauti na Međunarodnoj svemirskoj stanici, na primer, imaju sreće, rekao je dr Bijunat Patla, teorijski fizičar iz Američkog nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju. Iako svemirska stanica kruži oko 322 kilometra iznad Zemljine površine, ona takođe putuje velikim brzinama — obilazeći planetu 16 puta dnevno — tako da se efekti relativnosti donekle poništavaju, rekao je Patla. Iz tog razloga, astronauti u orbitalnoj laboratoriji mogu lako da koriste zemaljsko vreme da bi ostali u skladu sa rasporedom.

Srećom, naučnici već imaju decenije iskustva u suočavanju sa složenošću.

Svemirske letelice, na primer, opremljene su sopstvenim satovima koji se nazivaju oscilatori, rekao je Gramling.

„I većina operacija za svemirske letelice — čak i letelice koje su sve do Plutona ili Kajperovog pojasa, poput Novih horizonta — (oslanjaju se na) zemaljske stanice koje su nazad na Zemlji. Dakle, sve što rade mora biti u korelaciji sa UTC“.

Naučnici sada rade na tome da tačno izmere lunarno vreme kakvo jeste — a istovremeno osiguraju  da se može povezati sa zemaljskim vremenom. Naime, satovi na Mesečevom ekvatoru bi otkucavali 56,02 mikrosekunde brže dnevno nego satovi na Zemljinom ekvatoru, a ono što naučnici pouzdano znaju jeste da im je potrebno da na Mesec dostave precizne instrumente za merenje vremena.

Satovi različitih tipova mogli bi biti postavljeni unutar satelita koji kruže oko Meseca ili možda na tačnim lokacijama na površini Meseca koje će astronauti jednog dana posetiti. Što se tiče cene, atomski sat dostojan svemirskog putovanja mogao bi koštati oko nekoliko miliona dolara, dok su kristalni oscilatori znatno jeftiniji. Ipak, precizno merenje vremena je važno — ne samo zbog naučnog razumevanja protoka vremena na Mesecu, već i zbog postavljanja sve infrastrukture potrebne za sprovođenje misija.

Lepota stvaranja vremenske skale od nule, rekla je Gramling, je u tome što naučnici mogu da uzmu sve što su naučili o merenju vremena na Zemlji i da to primene na novi sistem na Mesecu.

A ako naučnici mogu da to urade kako treba na Mesecu, dodala je, mogu to da urade i kasnije, ako NASA ispuni svoj cilj slanja astronauta dublje u Sunčev sistem.

„U velikoj meri razmatramo sprovođenje ovoga na Mesecu, učenje onoga što možemo da naučimo“, rekla je Gramling, „kako bismo bili spremni da uradimo isto na Marsu ili drugim budućim telima.“