Los investigadores han encontrado una manera de mantener sincronizados los relojes de la Tierra y la Luna

El tiempo lo es todo hoy en día. Las redes de comunicaciones y los sistemas de posicionamiento global dependen de un seguimiento preciso de la sincronización de las señales, incluso teniendo en cuenta los efectos de la relatividad. Cuanto más se profundiza en el pozo de gravedad, más lento pasa el tiempo y hemos llegado al punto en el que podemos detectar diferencias en las altitudes de los planetas. Un milímetroEl tiempo pasa más rápidamente a la altitud a la que se encuentran los satélites GPS que a los relojes en la superficie de la Tierra. Lo que complica más las cosas es que estos satélites se mueven a altas velocidades, un efecto que ralentiza las cosas.

Esto es relativamente fácil de explicar en la Tierra, donde estamos tratando con un único conjunto de modificaciones que pueden programarse en los dispositivos electrónicos que necesitan rastrear estas cosas. Pero existen planes para enviar una gran cantidad de instrumentos a la Luna, que tiene un campo gravitacional mucho menor (¡relojes más rápidos!), lo que significa que los objetos podrían permanecer en órbita a pesar de moverse lentamente (¡también relojes más rápidos!).

Sería fácil crear un sistema similar para rastrear el tiempo en la Luna, pero esto inevitablemente causaría que los relojes no estuvieran sincronizados con los de la Tierra, un problema grave para cosas como las observaciones científicas. Por ello, la Unión Astronómica Internacional el tiene una decision Esto requiere un “sistema de referencia celeste lunar” y un “tiempo de coordenadas lunares” para manejar las cosas allí. El lunes, dos investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, Neil Ashby y Bijunath Patla, realizaron un cálculo para mostrar cómo funciona esto.

mantener el tiempo

Nos estamos preparando para explorar la luna. Si todo va bien, China y una coalición liderada por Estados Unidos enviarán varias misiones no tripuladas, lo que podría conducir a una presencia humana permanente. Tendremos una gama cada vez mayor de dispositivos y, eventualmente, instalaciones en la Luna. El seguimiento de unos pocos elementos a la vez fue suficiente para las misiones Apolo, pero es posible que las misiones futuras deban aterrizar en ubicaciones precisas y tal vez moverse entre ellas. Esto hace que el equivalente a un GPS lunar sea valioso, señala el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en su informe de 2011. Su comunicado de prensa Anuncio de empleo.

Es posible que todo esto pueda ser manejado por un sistema de posicionamiento lunar independiente, si estamos dispuestos a aceptar que se mueve según su propio ritmo del tiempo. Pero esto se convertirá en un problema si terminamos haciendo cosas como realizar astronomía desde la Luna, donde la sincronización precisa de los eventos será crucial. Permitir dos sistemas separados también significa cambiar todos los sistemas de cronometraje a bordo de los vehículos mientras viajan entre los dos.

Se ha llegado a la teoría que rige cómo abordar la creación de un sistema único. Pero la aplicación práctica de esto queda como ejercicio para futuros investigadores. Pero claramente el futuro es ahora.

Ashby y Patla desarrollaron un sistema mediante el cual se podía calcular cualquier cosa con referencia al centro de masa del sistema Tierra/Luna. O como lo expresan en el artículo, su sistema matemático “nos permite comparar velocidades de reloj en la Luna y puntos de Lagrange lunares en relación con relojes en la Tierra usando una medida adecuada para un marco de caída libre local, como el centro de masa de el sistema Tierra-Luna en el campo gravitacional del Sol”.

¿Cómo se ve esto? Bueno, hay muchas ecuaciones derivadas. El texto del artículo contiene 55 ecuaciones y hay 67 ecuaciones más en los apéndices. Entonces, gran parte del artículo se parece a esto.

La cosa se complica porque hay muchos factores a considerar. Hay efectos de marea del sol y otros planetas. Cualquier cosa en la superficie de la Tierra o de la Luna se mueve debido a la rotación; Otros objetos se mueven mientras están en órbita. El efecto gravitacional sobre el tiempo depende de dónde se encuentre el objeto. Entonces, hay mucho que seguir.

Futuro seguro

Ashby y Batla no tienen por qué tenerlo todo en cuenta en todas las circunstancias. Algunos de estos factores son tan pequeños que sólo pueden detectarse con un reloj de muy alta precisión. Otros factores tienden a anularse entre sí. Sin embargo, utilizando su sistema, pudimos calcular que un objeto cerca de la superficie de la Luna capturaría 56 microsegundos adicionales cada día, lo cual es un problema en situaciones en las que dependemos de medir el tiempo con una precisión de nanosegundos.

Los investigadores dicen que su enfoque, aunque se centra en el sistema Tierra-Luna, todavía es generalizable. Esto significa que puede modificarse y crear un marco de referencia que pueda funcionar en la Tierra y en cualquier otro lugar del sistema solar. Lo cual, dada la velocidad a la que hemos enviado cosas más allá de la órbita terrestre baja, probablemente sea una buena preparación para el futuro.

La Revista Astronómica, 2024. DOI: 10.3847/1538-3881/ad643a (Acerca de los DOI).