Zašto naučnici insistiraju da se postave satovi na Mjesec

Možda najveća, zapanjujuća osobenost našeg Univerzuma jeste inherentni problem sa mjerenjem vremena: sekunde otkucavaju malo brže na vrhu planine nego u dolinama Zemlje. Iz praktičnih razloga, većina ljudi ne mora da brine o tim razlikama.

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

Naučnici ne žele samo da stvore novu „vremensku zonu” na Mjesecu, kako sugerišu neki naslovi, rekla je Šeril Gramling, istraživač za položaj Mjeseca, navigaciju, mjerenje 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 mjerenja koji uzima u obzir činjenicu da sekunde brže prolaze na Mjesecu. Cilj agencije je da sarađuje sa međunarodnim partnerima kako bi uspostavila novi metod praćenja vremena, posebno za Mjesec, piše Politika. 

Astronauti na Mjesecu, na primjer, 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 Mjeseca.

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

Jednostavni sunčani satovi ili kamene formacije, koje prate sjenke dok Sunce prolazi iznad glave, obilježavaju tok dana baš kao što promjenjive mjesečeve faze mogu da zabeleže prolazak mjeseca na Zemlji. Ti prirodni mjerači vremena održavaju ljude u skladu sa rasporedom milenijumima. Ali, možda otkako su mehanički satovi stekli popularnost početkom 14. vijeka, časovničari su postali još pedantniji u pogledu preciznosti.

Precizno mjerenje 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 vrijeme.

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

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

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

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

Ako se vrijeme 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 - vrijeme sporije prolazi što se brže osoba ili svemirska letjelica kreću, prema Ajnštajnovoj teoriji specijalne relativnosti. Astronauti na Međunarodnoj svemirskoj stanici, na primjer, 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 vrijeme da bi ostali u skladu sa rasporedom.

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

Svemirske letjelice, na primjer, opremljene su sopstvenim satovima koji se nazivaju oscilatori, rekao je Gramling.

„I većina operacija za svemirske letjelice — čak i letjelice 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 izmjere lunarno vrijeme kakvo jeste — a istovremeno osiguraju da se može povezati sa zemaljskim vrijemenom. Naime, satovi na Mjesečevom 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 Mjesec dostave precizne instrumente za mjerenje vremena.

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

Lijepota stvaranja vremenske skale od nule, rekla je Gramling, je u tome što naučnici mogu da uzmu sve što su naučili o mjerenju vremena na Zemlji i da to primjene na novi sistem na Mjesecu.

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

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

Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici i X nalogu.