Ay’da saat kaç? Araştırmacılar hassas zaman ölçümü için bir plan geliştiriyor

Onlarca yıldır, Ay’ın ince çekim kuvveti can sıkıcı bir zorluk teşkil etti: yüzeyindeki atom saatleri, Dünya’dakilerden günde yaklaşık 56 mikrosaniye daha hızlı tik tak yapacaktı. Bu son derece küçük fark çok fazla görünmese de, uzay aracı inişleri ve Dünya ile iletişim gibi önemli aktiviteler için gereken hassas zamanlamayı bozabilir.

Şimdi, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NIST) araştırmacılar, Ay’da hassas zaman tutma için bir plan geliştirdiler ve bu da Ay keşfi için GPS benzeri bir navigasyon sisteminin önünü açtı. Araştırma, yayınlandı içinde Astronomi Dergisiay koordinat zaman sisteminin oluşturulması için gerekli teorik çerçevenin ve matematiksel modellerin tanımlanmasına odaklanmaktadır.

Bu yenilik, Ay’da sürdürülebilir bir insan varlığı sağlamayı amaçlayan ve evrenin keşfi için önemli bir basamak olabilecek NASA’nın iddialı Artemis programı için hayati önem taşıyor.

Ay koordinat zamanı

Dünya’daki GPS, büyük ölçüde hassas zaman tutmaya dayanır. GPS takımyıldızındaki her uydu, ortak bir zaman referansına senkronize edilmiş atomik saatler taşır. GPS, birden fazla uydudan gelen sinyallerin bir alıcıya ulaşması için geçen süreyi ölçerek, alıcının konumunu ve zamanını belirleyebilir. Ancak, benzer bir sistemi Ay’a uygulamak ve bunu Dünya’nın sistemiyle doğru bir şekilde ilişkilendirmek, göreliliğin etkileri nedeniyle benzersiz zorluklar sunar.

Einstein’ın görelilik kuramı, yer çekiminin zamanın akışını etkilediğini belirtir. Zaman herkes için aynı şekilde akmaz. Örneğin, yer çekiminin Dünya’dan daha zayıf olduğu Ay’da saatler biraz daha hızlı ilerler.

Ayrıca, Dünya’daki bir gözlemci, Ay’ın Dünya etrafındaki yörüngesi ve Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesi gibi bir dizi yerçekimiyle ilgili etki nedeniyle zamanı Ay’daki bir gözlemciden biraz farklı ölçer. Bu etkiler, zaman içinde hassas navigasyonu ve iletişimi önemli ölçüde etkileyebilir.

Bu sorunu ele almak için NIST araştırmacıları, ayın benzersiz yerçekimi ortamını hesaba katan ay saatini belirlemek ve uygulamak için bir sistem oluşturdular. Bu sistem, Dünya’da Eşgüdümlü Evrensel Zaman’ın (UTC) işleyişine benzer şekilde, özellikle tüm ay yüzeyi için zaman tutma referansı olarak hizmet eden yeni bir ana “ay saati” belirler.

NIST fizikçisi Bijunath Patla, “Bu, saatlerin Dünya’nın saatiyle senkronizasyonunun giderek bozulması yerine, Ay’ın yer çekimine göre ayarlanmış tek bir ‘zaman dilimine’ senkronize edilmesi gibi bir şey” dedi.

NIST fizikçisi Neil Ashby, “Bu çalışma, Ay keşfi için Dünya’ya yakın ve Dünya’ya bağlı kullanıcılara hizmet edecek GPS’e benzer bir navigasyon ve zamanlama sisteminin benimsenmesinin temelini atıyor” dedi.

Önerilen sistem, ayın yüzeyinde ve ay yörüngelerinde belirli konumlarda bulunan son derece hassas bir saat ağı içeren bir “ay konumlandırma sistemi”nin geliştirilmesinde ilk adım olacaktır. Ay yörüngesindeki bu hassas atom saatleri, ay GPS ağının “uyduları” olarak işlev görecek ve navigasyon için doğru zamanlama sinyalleri sağlayacaktır.

Ay’da hassas navigasyon ve konumlandırma, daha doğru inişlere ve ay kaynakları için daha verimli keşiflere yol açabilir. Bu “ay GPS’i” olmadan, Ay’a iniş yapmak ve Ay’da çalışmak, herhangi bir konumlandırma sistemi olmadan Dünya’da gezinmeye çalışmak gibi olurdu; konumunuz hakkında yalnızca kaba bir fikriniz olurdu, bu da karmaşık operasyonları gerçekleştirmeyi veya uzun mesafeleri doğru bir şekilde kat etmeyi son derece zorlaştırırdı.

Patla, “Amaç, uzay aracının hedeflenen varış noktasına birkaç metre yakınlığa inebilmesini sağlamak” dedi.

Yeni uzay yarışı

Bu atılım, dünya çapındaki ulusların ay keşfine olan ilgilerini yenilemesiyle birlikte geldi. Ay, güneş sistemimizin oluşumuna dair değerli bilimsel içgörüler sunar ve su buzu, helyum-3 ve akıllı telefonlar ve bilgisayarlar gibi şeylerde kullanılan nadir toprak elementleri gibi gelecekteki teknolojiler için potansiyel kaynaklar barındırır.

Ay koordinatlarındaki zaman, uzayın daha derin keşfi için önemli olabilir; çünkü zaman tutma, karmaşık görevlerin koordinasyonunda ve gezegenler arası bir navigasyon ağının kurulmasında etkili olabilir.

“Ay koordinat zamanını destekleyen önerilen çerçeve, sonunda ayın ötesinde ve hatta güneş sistemimizin ötesinde keşiflere olanak sağlayabilir,” dedi Patla. “Elbette insanlar böylesine iddialı görevler için gerekli kapasiteyi geliştirdiğinde.”

Bu hikaye NIST izniyle yeniden yayınlanmıştır. Orijinal hikayeyi okuyun Burada.