Nói thời gian trên mặt trăng

Theo đó, các tổ chức không gian đã bắt đầu xem xét cách giữ thời gian trên Mặt trăng. Bắt đầu bằng một cuộc họp tại trung tâm công nghệ ESTEC của ESA ở Hà Lan vào tháng 11 năm ngoái, cuộc thảo luận là một phần trong nỗ lực lớn hơn để thống nhất một ‘lunanet‘ kiến ​​trúc bao gồm các dịch vụ liên lạc và điều hướng mặt trăng.

Kiến trúc cho thám hiểm mặt trăng chung

Javier Ventura-Traveset, Điều hướng ánh trăng của ESA giải thích: “LunaNet là một khuôn khổ gồm các tiêu chuẩn, giao thức và yêu cầu giao diện đã được thỏa thuận chung cho phép các sứ mệnh mặt trăng trong tương lai hoạt động cùng nhau, về mặt khái niệm tương tự như những gì chúng tôi đã làm trên Trái đất để sử dụng chung GPS và Galileo. Người quản lý, điều phối các khoản đóng góp của ESA cho LunaNet. “Bây giờ, trong bối cảnh mặt trăng, chúng tôi có cơ hội đồng ý về cách tiếp cận khả năng tương tác của chúng tôi ngay từ đầu, trước khi các hệ thống thực sự được triển khai.”

Pietro Giordano, kỹ sư hệ thống định vị của ESA, cho biết thêm: “Trong cuộc họp này tại ESTEC, chúng tôi đã đồng ý về tầm quan trọng và tính cấp bách của việc xác định thời gian tham chiếu mặt trăng chung, được quốc tế chấp nhận và theo đó tất cả các hệ thống mặt trăng và người dùng có thể tham khảo Một nỗ lực quốc tế chung hiện đang được triển khai để đạt được điều này.”

Cho đến nay, mỗi nhiệm vụ mới lên Mặt trăng đều được vận hành theo thang thời gian riêng được xuất từ ​​Trái đất, với ăng-ten không gian sâu được sử dụng để giữ cho đồng hồ bấm giờ trên tàu được đồng bộ hóa với thời gian trên mặt đất đồng thời tạo điều kiện cho liên lạc hai chiều. Tuy nhiên, cách làm việc này sẽ không bền vững trong môi trường mặt trăng sắp tới.

Sau khi hoàn thành, trạm Gateway sẽ mở cửa cho các phi hành gia lưu trú, được tiếp tế thông qua các lần phóng Artemis thường xuyên của NASA, đỉnh điểm là con người quay trở lại bề mặt mặt trăng, tiến tới một căn cứ phi hành đoàn gần cực nam mặt trăng. Trong khi đó, nhiều nhiệm vụ chưa được thực hiện cũng sẽ được thực hiện – chỉ riêng mỗi nhiệm vụ của Artemis sẽ phóng ra nhiều CubeSats trên mặt trăng – và ESA sẽ hạ cánh Tàu đổ bộ Hậu cần Lớn Châu Âu Argonaut của mình.

Các nhiệm vụ này sẽ không chỉ ở trên hoặc xung quanh Mặt trăng cùng một lúc, mà chúng còn thường xuyên tương tác với nhau – có khả năng chuyển tiếp thông tin liên lạc cho nhau, thực hiện các quan sát chung hoặc thực hiện các hoạt động điểm hẹn.

Vệ tinh ánh trăng trên đường đi

Wael-El Daly, kỹ sư hệ thống của Moonlight giải thích: “Hướng tới việc khám phá mặt trăng trong tương lai, ESA đang phát triển thông qua chương trình Moonlight của mình một dịch vụ liên lạc và điều hướng mặt trăng. hướng dẫn họ đi vòng quanh mặt trăng và trên bề mặt, cho phép họ tập trung vào các nhiệm vụ cốt lõi của mình. Nhưng ngoài ra, Moonlight sẽ cần một khoảng thời gian chung được chia sẻ để liên kết các nhiệm vụ và tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa đổi vị trí.”

Và Moonlight sẽ được tham gia vào quỹ đạo mặt trăng bởi một dịch vụ tương đương được tài trợ bởi NASA – Hệ thống định vị và chuyển tiếp truyền thông mặt trăng. Để tối đa hóa khả năng tương tác, hai hệ thống này nên sử dụng cùng một khoảng thời gian, cùng với nhiều nhiệm vụ phi hành đoàn và phi hành đoàn khác mà chúng sẽ hỗ trợ.

Thời gian sửa chữa để sửa chữa vị trí

Jörg Hahn, kỹ sư trưởng Galileo của ESA và cũng là cố vấn về các khía cạnh thời gian mặt trăng nhận xét: “Khả năng tương tác của thời gian và các khung tham chiếu trắc địa đã đạt được thành công ở đây trên Trái đất cho các Hệ thống Vệ tinh Định vị Toàn cầu; tất cả các điện thoại thông minh ngày nay đều có thể sử dụng GNSS hiện có để tính toán vị trí người dùng xuống mức mét hoặc thậm chí decimet.

“Kinh nghiệm về thành công này có thể được sử dụng lại cho các hệ thống mặt trăng kỹ thuật dài hạn sắp tới, mặc dù việc tính giờ ổn định trên Mặt trăng sẽ đưa ra những thách thức độc đáo của riêng nó – chẳng hạn như tính đến thực tế là thời gian trôi qua ở một thời điểm khác. tỷ lệ ở đó do các hiệu ứng vận tốc và lực hấp dẫn cụ thể của Mặt trăng.”

Đặt giờ toàn cầu

Điều hướng chính xác yêu cầu chấm công nghiêm ngặt. Điều này là do một máy thu satnav xác định vị trí của nó bằng cách chuyển đổi thời gian mà nhiều tín hiệu vệ tinh cần để tiếp cận nó thành số đo khoảng cách – nhân thời gian với tốc độ ánh sáng.

Tất cả các hệ thống định vị vệ tinh trên mặt đất, chẳng hạn như Galileo của Châu Âu hoặc GPS của Hoa Kỳ, chạy trên các hệ thống thời gian riêng biệt của chúng, nhưng chúng có độ lệch cố định tương đối với nhau xuống đến vài phần tỷ của giây, và cả với UTC Universal. Thời gian phối hợp tiêu chuẩn toàn cầu.

Thay thế cho Giờ trung bình Greenwich, UTC là một phần trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta: đó là thời gian được sử dụng cho các tiêu chuẩn Internet, ngân hàng và hàng không cũng như các thí nghiệm khoa học chính xác, được duy trì bởi Cục đo lường quốc tế có trụ sở tại Paris (BIPM).

BIPM tính toán UTC dựa trên đầu vào từ các bộ sưu tập đồng hồ nguyên tử được duy trì bởi các tổ chức trên khắp thế giới, bao gồm trung tâm kỹ thuật ESTEC của ESA ở Noordwijk, Hà Lan và trung tâm điều khiển sứ mệnh ESOC ở Darmstadt, Đức.

Thiết kế niên đại mặt trăng

Trong số các chủ đề hiện đang được tranh luận là liệu một tổ chức duy nhất có nên chịu trách nhiệm tương tự trong việc thiết lập và duy trì thời gian âm lịch hay không. Ngoài ra, liệu thời gian âm lịch nên được đặt trên cơ sở độc lập trên Mặt trăng hay được giữ đồng bộ với Trái đất.

Nhóm quốc tế làm việc về chủ đề này sẽ phải đối mặt với các vấn đề kỹ thuật đáng kể. Ví dụ, đồng hồ trên Mặt trăng chạy nhanh hơn đồng hồ trên Trái đất – đạt khoảng 56 micro giây hoặc một phần triệu giây mỗi ngày. Tốc độ chính xác của chúng phụ thuộc vào vị trí của chúng trên Mặt trăng, tích tắc khác nhau trên bề mặt mặt trăng so với từ quỹ đạo.

Bernhard Hufenbach, thành viên của Nhóm Quản lý Ánh trăng từ Ban Giám đốc Thám hiểm Con người và Robot của ESA, giải thích: “Tất nhiên, hệ thống thời gian đã thỏa thuận cũng sẽ phải phù hợp với thực tế đối với các phi hành gia. “Đây sẽ là một thách thức khá lớn trên bề mặt hành tinh nơi ở vùng xích đạo mỗi ngày dài 29,5 ngày, bao gồm cả những đêm âm lịch kéo dài hai tuần lạnh giá, với toàn bộ Trái đất chỉ là một vòng tròn nhỏ màu xanh lam trên bầu trời tối. Nhưng sau khi đã thiết lập một hệ thống thời gian hoạt động cho Mặt trăng, chúng ta có thể tiếp tục làm điều tương tự cho các điểm đến hành tinh khác.”

Cuối cùng, để hợp tác đúng cách, cộng đồng quốc tế cũng sẽ phải giải quyết một ‘khung tham chiếu chọn lọc’ chung, tương tự như vai trò của Khung tham chiếu mặt đất quốc tế trên Trái đất, cho phép đo lường nhất quán khoảng cách chính xác giữa các điểm trên hành tinh của chúng ta . Các khung tham chiếu được tùy chỉnh phù hợp là những thành phần thiết yếu của các hệ thống GNSS ngày nay.

Javier cho biết thêm: “Trong suốt lịch sử loài người, việc thám hiểm thực sự là động lực chính của các mô hình tham chiếu trắc địa và đồng hồ được cải tiến”. “Bây giờ chắc chắn là một thời điểm thú vị để làm điều đó đối với Mặt trăng, hướng tới việc xác định thang thời gian đã được quốc tế thống nhất và tham chiếu chọn lọc chung, điều này sẽ không chỉ đảm bảo khả năng tương tác giữa các hệ thống định vị mặt trăng khác nhau mà còn thúc đẩy một số lượng lớn cơ hội nghiên cứu và ứng dụng trong không gian cislunar.”