月球上現在幾點了?中美兩國意見不一
如果您站在舊布里斯托爾穀物交易所外面,您會看到入口上方有一個小時和兩個分針。一隻手設定為倫敦時間,另一隻手設定為布里斯托時間 – 晚十分鐘。延遲是因為太陽在第一個城市之後不久到達第二個城市的最高點。
當然,當涉及到超越一個城市的規劃時,擁有兩個城市就會帶來問題。這就是為什麼英國大西部鐵路公司在 1840 年在其整個火車網絡上實施了所謂的“鐵路時間”,將格林威治標準時間確立為第一個標準化時間。今天仍然是英國使用的時區。然而,當一些城鎮拒絕採用格林威治皇家天文台設定的時間時,解決方案是使用兩分鐘而不是一分鐘。於是三針手錶就誕生了。
這種妥協可能很快就會在一個不太可能的地方重複出現: 週一。
美國和中國這兩個最大的太空大國對於月球上的時間有分歧。這是一個問題,因為專家表示,在未來的太空任務中,一個國家的衛星將無法與另一個國家的太空船協調,這可能會帶來事故的風險。
白宮有 有責任 NASA 與機構 協調農曆時間 (LTC) 作為月球上的通用時間,這將為 NASA 的 LunaNet 衛星系統設定標準。但中國有其他想法。
中國嫦娥計劃,以 女神 誰飛來 地球 在中國民間傳說中的月球上,這是唯一一個擁有活躍的月球中繼衛星鵲橋一號和鵲橋二號的太空計劃。這些中繼衛星是廣闊月球的第一個基地 全球定位系統 可以支援用於未來太空任務的系統,這意味著它們與 NASA 的 LunaNet 競爭 – 並且由於 GPS 的工作方式,這些衛星將需要標準化的計時情況。中國也是唯一一個將太空船降落在月球背面的太空國家,來自地球的無線電訊號被阻擋,這證明中國可以在不依賴國內命令的情況下協調著陸。
換句話說,雖然美國在太空任務總量方面超過中國,但在為未來登月創建第一個月球 GPS 系統方面,中繼衛星可能使中國具有優勢。中國也拒絕在該系統中使用 LTC,這增加了計時標準可能改變的可能性。
月球競賽2.0
去年,專家 警告 美國參議員表示,除非太空行動獲得更多資金,否則中國將贏得月球競賽——這場21世紀爭奪月球資源、在月球上建立人類存在的競賽。科學家進一步強調 資金問題 這可能會影響美國在月球領域的領導地位 搖曳 政治承諾 閘道太空站旨在服務 阿爾忒彌斯登月計劃。
私人航太公司也要求政府在花錢購買昂貴的設備之前製定國際標準。如果中國製定的標準領先美國,私人企業就可以為中國客戶做好投資準備,使中國比競爭對手更具優勢。
美國國家標準與技術研究所 (NIST) 的理論物理學家 Bijunath Patla 表示:“如果每個人都有自己的標準,那麼用戶和製造商的複雜性就會增加。” “所以有可能會犯一些錯誤、錯誤和權衡,然後就會遭遇災難。”
GPS 的工作原理是傳輸來自衛星的時間訊號。如果衛星上的時鐘不一致,即使只有一微秒,GPS 定位也可能會漂移數百公尺。在緊急降落中,這種差異可能代價高昂,在載人太空任務中甚至是致命的。
如果您從口袋裡掏出手機或查看筆記型電腦的右角來查看時間,則準確的時間是由數百個原子鐘協調的。
NIST 創建的原子鐘測量微波振盪,即能量的上下振盪。只有當振盪達到每秒 9,192,631,770 週期時,時鐘中的銫原子才會吸收微波能量。
由於所有銫原子都是相同的,因此每個原子鐘與其他原子鐘測量的秒數相同。他們的發明導致了我們今天使用的通用時間標準,取代了皇家格林威治天文台在 1800 年代建立的時間。
國際原子時是從原子鐘發展而來,由NIST的光學“晶格鐘”和“銫噴泉鐘”設定,以及最近發明的“時鐘”核鐘根據釷229原子核的波動進行標記,使標準更加準確。
我們螢幕上的時鐘來自 80 多個國家,這些國家使用自己的原子鐘來報時。美國海軍天文台就是其中之一,將其位於華盛頓特區和科羅拉多州的原子鐘的計時交給了法國的國際計時組織。
總部位於巴黎郊區的國際計量局 (BIPM) 從世界各地數十個科學實驗室收集時間,並使用原子鐘的數據來產生加權平均時間,即我們所說的協調世界時 (UTC)。
BIPM 向每個國家/地區發送更正訊息,將其時鐘重新校準為 UTC。各國將這些修正傳輸到衛星,然後衛星將標準化時間傳送到手機訊號塔。結果顯示在我們的手機上。
但是,雖然我們測量時間的方法是通用的,但時間本身卻不是。
時空
NIST 聲稱,如果國際原子標準自大爆炸以來一直有效,那麼自宇宙誕生以來,它就不會增加或減少一秒鐘。
我們如何體驗時間取決於重力。我們在地球上感受到的重力是由地球的質量和半徑決定的。遠離地球引力,時空的行為有所不同。
如果同卵雙胞胎中的一個留在地球上,而另一個則前往物質被壓縮的黑洞,那麼兩者都會經歷不同的時間。如果黑洞中的雙胞胎收到了原子鐘並以某種方式倖存下來,他們返回地球時會發現他們的雙胞胎以及他們認識的每個人都死了。根據留在地球上的時鐘,數億年已經過去,而他們的原子鐘只會關閉很短的時間。
「那個人的時間因重力而減慢,他們的時間正在變慢,」帕特拉說。 「地球和月球也是如此。時鐘確實走得更快。」
由於太空的物理特性,與遠離地球引力的衛星協調任務變得越來越困難。
月球上的時鐘比地球上的時鐘快約 56 微秒。雖然每個人都同意數學原理,但並不是每個人都同意誰應該讓時光倒流。
由於這項變化,太空大國必須同意將差異轉換為 UTC,或適用於協調太空任務的衛星的等效標準。如果沒有達成協議,依賴 GPS 的工程設備可能會發生變化,未來幾年的任務可能會變得危險,特別是隨著太空著陸的預期增加。
旨在讓太空人登陸附近的月球 2030年中國航太局計劃在 2035 年建立月球基地,為小行星採礦作業或未來的火星任務做好準備。火星上的原子鐘每天走快約 477 微秒,這導致了以下建議: 火星時區。但帕特拉表示,火星的單獨時區可能非常複雜。
關於時間
幾乎所有太空大國都瞄準了月球南極,據信那裡的冷凍水貨物可以轉化為氫氣,用作未來太空任務的火箭燃料。離開月球比離開地球大氣層消耗的燃料少,儘管還沒有嘗試在月球上發射火箭。
但月球的南極被撞擊坑和崎嶇的山脈所破壞,這可能會使在那裡著陸變得更加危險。在歷史上的某個時刻,印度是第一個 登陸太空船 2023 年,不同國家計劃在未來幾十年內進行數百次發射,以實現相同的壯舉。當這些發射嘗試開始發生時,在緊急情況下在不同衛星時間之間轉換可能會很危險。
幸運的是,各機構之間的合作比一些人想像的要多。 NIST 控制著中國的紫金山天文台,帕特拉說這只是建議性的,因此兩國可以更好地協調其太空活動。
中國已經宣布了自己的時間測量數學框架,農曆時曆(或 LTE440),這可以補充美國宇航局的農曆時間,從而促進兩國之間更強有力的轉換。帕特拉補充道,數學和物理學並沒有爭議,這一事實應該會給政策制定者帶來一些安慰。
「世界上大部分地區都使用 UTC,因此每個人都有動力採取最佳路線到達那裡,」帕特拉說。 “如果我們想要擁有月球經濟,並且想要在月球上穩定存在,那麼將月球時間與地球時間聯繫起來的標準將很有用。”