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事件档案32:白宫绕过中俄,要给月球定时间,能如愿以偿吗?

导读

白宫绕过中俄,要给月球定时间,能如愿以偿吗?

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“现在几点了?”如果有人这么问你,你只需要抬手看一下表或瞅一眼手机。

但如果这个问题在月球上这么问,可就没那么好回答了,因为月球没有标准时间,月球用的还是地球的协调世界时(UTC)。

早在1969年,人类第一次和月球“亲密接触”时还不用纠结时间这个问题。

因为当时能登月的就那么一两个国家,只要把时间调到自己国家的时间就行了。

但随着探月的国家越来越多,各国之间交流越来越多。

NASA估计,在未来10年里,地月空间的人类活动将超过以往所有的作业次数。

如果再用地球协调世界时,就会出现很多问题。

2024年8月22日,白宫向NASA下达了制定月球标准时间的命令。

NASA将会同签署了《阿耳忒弥斯协议》的国家一起制定国际标准,此后世界各国都将使用这一“协调月球时”。

什么是协调月球时?美国又为什么急迫地制定标准备?且听本文慢慢道来。

1

什么是协调月球时?

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我们都知道地球分为24个时区,每个国家都有各自的协调世界时,比如中国是UTC+8。

单一国家在执行单一任务时,用协调世界时是方便的。

但如果两国或多国合作执行航天任务,各种时间混在一起,沟通就会很麻烦。

尤其是随着人类进驻月球的脚步越来越快,设定一个“协调月球时”很有必要。

月球目前没有独立的时间。每项探月计划都会使用自己的时间尺度,并通过地球上的处理器转换成协调世界时。

这个方法相对来说不算精确,并且不同的月球探测器之间不会同步时间。

在独立探月任务还寥寥可数的年代,这个方法还是管用的,但当多个探测器需要合作的时候,问题就来了,航天机构需要利用卫星导航给探测器定位,而这也离不开精确的时间信号。

其次,月球的质量比地球小得多,广义相对论认为,引力作用越强,时间流逝越慢。

由于月球上的引力只有地球的六分之一,所以月球上的时间比地球更快,这是时间膨胀的结果。

研究发现,月球时钟每过24小时就会快56微秒左右。

虽然人类无法感知这些误差,但对航天任务来说,一点细微的误差都有可能导致任务失败。

在卫星导航中,要想获得准确的位置,需要达到纳秒级的误差水平才行,而就像我们前面提到的,月球和地球的时间误差有56微秒左右,如果在月球上同样使用协调世界时的话,那么将会出现严重的位置偏差。

这意味着,“月球导航计划”若要成功,必须有统一的月球时间。

所以创建“协调月球时”就很有必要了。

2

如何制定协调月球时?

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制定“协调月球时”大致有两大思路。

第一种是在月球至少安装3个以自然速度运行的主时钟,然后通过算法生成更精确的月球虚拟时钟。

再将这个虚拟月球时钟与协调世界时关联起来,定期同步,便于月地通信。

这种方式需要航天器上的时间也需要与地面校准。

第二种是根据月球原子钟建立独立的月球标准时间,不和“协调世界时”挂钩,这样就算和地球失去联系,月球时间仍能独立运行,确保了导航和通信的安全。

在此之前,地球给航天器提供导航的方式是双向的,首先需要地面通过中继系统向航天器发送信号,然后航天器接收信号后并转发回地面的原子钟,由此通过测量信号的往返时间来测量宇宙深空中航天器的距离,从而确定具体位置。

也就是说,航天器就像风筝一样被地球牵着,只有等待来自地球的指令才能确定下一步动作。

深空原子钟出现后,航天器虽然仍然需要接收来自地球的信号,但无需转发信号给地球的原子钟,而是直接通过航天器内部的原子钟测算距离,从而实现自主导航。能够自主定位后,航天器以及航天员执行任务可以更灵活。

3

美国是怎么打算的?

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其实,早在2019年,美国宇航局就推出了深空原子钟方案。

地球协调世界时由遍布世界各地的庞大原子钟网络的平均值确定,国际计量局统一管理。因此,如果月球标准时间仿照这个方式制定的话,那就需要集结各国航天,组建一个“月球计量局”。

但值得关注的是,美国牵头的《阿耳忒弥斯协议》的签署国目前有36个,该协议里并没有中俄两国。

根据阿尔忒弥斯计划,美国计划在2026年9月之前,也就是在白宫给美国宇航局制定的时间表到期前,再度载人登月,并建立一个科学月球基地,作为未来的火星任务的前站。

美国这是打算通过阿耳忒弥斯登月飞行任务有机会把原子钟带到月球上。

尽管迄今为止美国是唯一一个将宇航员送上月球的国家,但其他国家也在规划登月。

世界各国都对月球上潜在的矿产资源感兴趣,而在月面建立月球基地还可以支持未来探索火星和其他天体的任务。印度2023年在月球南极附近成功着陆一艘航天器,并宣布计划到2040年将宇航员送上月球。

2024年1月,日本成为第5个将宇宙飞船送上月球的国家。

中国计划在2028年前,构建国际月球科研站“基本型”,开展月球环境探测和资源利用试验验证;2030年前,我国计划实现载人登月;后续,在2040年前,将建成一个完善型的国际月球科研站,开展日地月空间环境探测及科学试验。

大家都在努力,但美国近期航天表现着实不好。

作为曾经的老牌航天强国,如今自己的“航天领先”地位受到威胁,自然想要重新树立“规矩”。

既然短时间无法在硬实力上同其他国家航天大国进行“竞争”,那就直接牵头,从软实力上定义“美国标准”。

尾声

作为世界航天事业实力前三的中俄两国,只要不愿意接受美国的“标准”,那美国定义的时间就没有任何用处。

毕竟,独立实现载人航天的也就中美俄,美国同一些缺乏载人航天计划的国家商讨制定标准,然后将其作为世界标准,这真就是荒谬至极。

当今国际局势已经不再是几十年前,美国固然可以联合盟友定下“协调月球时”。

但中俄不点头,那这就只是他们自己的一套标准,绝对不会是“国际标准”。


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