Ay’da zaman söyleme

Önümüzdeki on yıl için planlanan düzinelerce ay göreviyle yeni bir ay keşif çağı yükselişte. Avrupa burada ön planda olup, insanları doğal uydumuza geri döndürmek üzere ayarlanan Gateway ay istasyonunun ve Orion uzay aracının inşasına katkıda bulunmanın yanı sıra Argonaut olarak bilinen büyük lojistik Ay iniş aracını geliştirmeye katkıda bulunuyor. Ay’ın üzerinde ve çevresinde faaliyet gösteren ve Dünya’dan bağımsız olarak birbirleriyle iletişim kurmaları ve konumlarını belirlemeleri gereken düzinelerce görev olacağından, bu yeni çağın kendi zamanına ihtiyacı olacak.

Buna bağlı olarak uzay örgütleri de Ay’da nasıl zaman tutulacağını düşünmeye başladılar. Geçen Kasım ayında ESA’nın Hollanda’daki ESTEC teknoloji merkezinde bir toplantıyla başlayan tartışma, ay iletişimi ve navigasyon hizmetlerini kapsayan ortak bir ‘LunaNet’ mimarisi üzerinde anlaşmaya varmak için daha büyük bir çabanın parçası.

Ay’da ortak keşif için mimari

ESA’nın Moonlight Navigation’ı Javier Ventura-Traveset, “LunaNet, gelecekteki Ay görevlerinin birlikte çalışmasına olanak tanıyan, üzerinde ortaklaşa GPS ve Galileo kullanımı için Dünya’da yaptığımıza kavramsal olarak benzeyen, karşılıklı olarak üzerinde anlaşmaya varılan standartlar, protokoller ve arayüz gereksinimleri çerçevesidir” diye açıklıyor. Yönetici, ESA’nın LunaNet’e yaptığı katkıları koordine ediyor. “Şimdi, ay bağlamında, birlikte çalışabilirlik yaklaşımımız üzerinde en başından, sistemler fiilen uygulanmadan önce anlaşma fırsatımız var.”

ESA navigasyon sistemi mühendisi Pietro Giordano, zamanlamanın çok önemli bir unsur olduğunu ekliyor: “ESTEC’teki bu toplantıda, uluslararası kabul gören ve tüm ay sistemleri ve kullanıcılarının başvurabileceği ortak bir ay referans zamanı tanımlamanın önemi ve aciliyeti üzerinde anlaştık. Şimdi bunu başarmak için ortak bir uluslararası çaba başlatılıyor.”

Şimdiye kadar, aya yapılan her yeni görev, Dünya’dan ihraç edilen kendi zaman ölçeğinde yürütüldü ve derin uzay antenleri, iki yönlü iletişimi kolaylaştırırken aynı zamanda yerleşik kronometreleri karasal zamanla senkronize tutmak için kullanıldı. Ancak bu çalışma şekli, önümüzdeki ay ortamında sürdürülebilir olmayacaktır.

Tamamlandığında, Ağ Geçidi istasyonu, düzenli NASA Artemis fırlatmalarıyla ikmal edilen astronot konaklamalarına açık olacak ve bu, ayın güney kutbu yakınında mürettebatlı bir üsse ilerleyerek ay yüzeyine insan dönüşü ile sonuçlanacak. Bu arada çok sayıda mürettebatsız görev de yürürlükte olacak – her bir Artemis görevi tek başına çok sayıda Ay CubeSats yayınlayacak – ve ESA, Argonaut European Large Logistics Lander’ı indirecek.

Bu görevler aynı anda yalnızca Ay’ın üzerinde veya çevresinde olmayacak, aynı zamanda sıklıkla etkileşim içinde olacaklar – potansiyel olarak birbirleri için iletişim aktaracak, ortak gözlemler gerçekleştirecek veya buluşma operasyonları gerçekleştirecekler.

Ayışığı uyduları yolda

Moonlight’ın sistem mühendisi Wael-El Daly, “Geleceğin ay keşfini dört gözle bekleyen ESA, Moonlight programı aracılığıyla bir ay iletişimi ve navigasyon hizmeti geliştiriyor” diye açıklıyor. “Bu, görevlerin Dünya ile olan ve Dünya’dan olan bağlantılarını sürdürmelerine olanak tanıyacak ve onlara Ay’ın etrafında ve yüzeyde yollarında rehberlik ederek temel görevlerine odaklanmalarına olanak tanıyacak. Ama aynı zamanda, Ay Işığı’nın, Dünya’ya ulaşmak için ortak bir zaman ölçeğine ihtiyacı olacak. bağlantılı görevler ve konum düzeltmelerini kolaylaştırmak için.”

Ve Moonlight, NASA tarafından desteklenen eşdeğer bir hizmet olan Lunar Communications Relay ve Navigation System tarafından ay yörüngesinde birleştirilecek. Birlikte çalışabilirliği en üst düzeye çıkarmak için bu iki sistem, destekleyecekleri diğer birçok mürettebatlı ve mürettebatsız görevle birlikte aynı zaman ölçeğini kullanmalıdır.

Konumu sabitlemek için sabitleme süresi

ESA’nın baş Galileo mühendisi ve aynı zamanda ay zamanı yönleri hakkında tavsiyelerde bulunan Jörg Hahn şu yorumu yapıyor: “Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri için Dünya’da zaman ve jeodezik referans çerçevelerinin birlikte çalışabilirliği başarıyla sağlandı; günümüzün tüm akıllı telefonları, mevcut GNSS’yi kullanabilir. bir kullanıcı konumunu metreye ve hatta desimetre seviyesine kadar hesaplayın.

“Bu başarının deneyimi, Ay’da istikrarlı zaman tutmanın kendine özgü zorlukları ortaya çıkarsa da – zamanın farklı bir şekilde geçtiği gerçeğini hesaba katmak gibi – teknik uzun vadeli ay sistemleri için yeniden kullanılabilir. Ay’ın özgül yerçekimi ve hız etkileri nedeniyle oradaki oranı.”

Küresel saatin ayarlanması

Doğru navigasyon titiz bir zaman işleyişi gerektirir. Bunun nedeni, bir uydu navigasyon alıcısının, birden çok uydu sinyalinin kendisine ulaşması için geçen süreyi mesafe ölçülerine dönüştürerek -zamanı ışık hızıyla çarparak- konumunu belirlemesidir.

Avrupa’nın Galileo’su veya Amerika Birleşik Devletleri’nin GPS’i gibi tüm karasal uydu navigasyon sistemleri, kendi farklı zamanlama sistemlerinde çalışır, ancak bunlar, saniyenin birkaç milyarda birine kadar birbirlerine ve ayrıca UTC Universal’e göre sabit ofsetlere sahiptir. Koordineli Zaman küresel standardı.

Greenwich Ortalama Saati’nin yerini alan UTC, tüm günlük hayatımızın bir parçasıdır: İnternet, bankacılık ve havacılık standartları ile kesin bilimsel deneyler için kullanılan zamanlamadır ve Paris merkezli Bureau International de Poids et Mesures (BIPM) tarafından sürdürülür. .

BIPM, ESA’nın Noordwijk, Hollanda’daki ESTEC teknik merkezi ve Almanya, Darmstadt’taki ESOC görev kontrol merkezi dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki kurumlar tarafından tutulan atomik saat koleksiyonlarından gelen girdilere dayalı olarak UTC’yi hesaplar.

Ay kronolojisini tasarlama

Tartışılan güncel konular arasında, ay saatinin ayarlanması ve sürdürülmesinden benzer şekilde tek bir organizasyonun sorumlu olup olmayacağı da yer alıyor. Ve ayrıca, ay saatinin Ay’da bağımsız olarak ayarlanması veya Dünya ile senkronize tutulması gerekip gerekmediği.

Konu üzerinde çalışan uluslararası ekip önemli teknik sorunlarla karşı karşıya kalacak. Örneğin, Ay’daki saatler karasal eşdeğerlerinden daha hızlı çalışır – günde yaklaşık 56 mikrosaniye veya saniyenin milyonda biri kadar kazanır. Kesin hızları, ay yüzeyindeki yörüngeden farklı şekilde hareket eden aydaki konumlarına bağlıdır.

ESA’nın İnsan ve Robotik Keşif Müdürlüğü’nden Ayışığı Yönetim Ekibinin bir üyesi olan Bernhard Hufenbach, “Elbette, kararlaştırılan zaman sisteminin astronotlar için de pratik olması gerekecek” diye açıklıyor. “Bu, ekvatoral bölgede her günün 29,5 gün olduğu, dondurucu iki hafta süren ay geceleri dahil, tüm Dünya’nın karanlık gökyüzünde sadece küçük bir mavi daire olduğu bir gezegen yüzeyinde oldukça zor olacak. Ay için çalışma süresi sistemi, diğer gezegen hedefleri için de aynısını yapmaya devam edebiliriz.”

Son olarak, düzgün bir şekilde birlikte çalışmak için, uluslararası toplum, Dünya’da Uluslararası Karasal Referans Çerçevesinin oynadığı role benzer şekilde, gezegenimizdeki noktalar arasındaki kesin mesafelerin tutarlı bir şekilde ölçülmesine izin veren ortak bir “selenosentrik referans çerçevesi” üzerinde anlaşmak zorunda kalacak. . Uygun şekilde özelleştirilmiş referans çerçeveleri, günümüzün GNSS sistemlerinin temel bileşenleridir.

Javier, “İnsanlık tarihi boyunca keşif, gelişmiş zaman tutma ve jeodezik referans modellerinin temel itici gücü olmuştur” diye ekliyor. “Sadece farklı ay navigasyon sistemleri arasında birlikte çalışabilirliği sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda çok sayıda teşvik edecek olan uluslararası kabul görmüş bir zaman ölçeğini ve ortak bir selenosentrik referansı tanımlamaya çalışmak için bunu şimdi ay için yapmak kesinlikle heyecan verici bir zaman. cislunar uzayda araştırma fırsatları ve uygulamaları.”