Прошло уже 52 года с тех пор, как астронавты в последний раз ступали на лунную поверхность, и за это время утекло немало воды… вернее, времени. Относительно нас, землян, Луна томилась в ожидании нашего возвращения чуть дольше – примерно на 1,1 секунды. Звучит не так уж и много, как и 57 миллионных (0,0000575) секунды, на которые лунное время опережает земное каждый день. Но именно этот, казалось бы, незначительный результат нового исследования NASA может оказаться решающим для синхронизации навигационных систем, когда американское космическое агентство запустит свои долгожданные пилотируемые миссии на Луну и за ее пределы.
Мы знаем о способности гравитации замедлять время с тех пор, как Альберт Эйнштейн постулировал свою общую теорию относительности. Но практическая сторона измерения любых временных искажений, возникающих из-за разницы в гравитации, например, между притяжением Земли и Луны, значительно отставала от теории. Лишь в последнее десятилетие у нас появились атомные часы, достаточно чувствительные, чтобы обнаруживать мельчайшие различия во времени между двумя объектами, движущимися относительно друг друга или находящимися под действием разной гравитации. А с полувековым перерывом между пилотируемыми полетами на Луну у ученых не было веской причины выяснять, как эти крошечные временные расхождения проявляются между Землей и нашим естественным спутником. Гравитация на Луне в шесть раз слабее земной, но поскольку астронавты задерживались там ненадолго, это не было большой проблемой.
Теперь у ученых появился дедлайн: NASA планирует вернуть астронавтов на Луну к 2026 году в рамках миссий «Артемида». Там они начнут исследовать возможные места для создания лунных баз, которые однажды могут стать перевалочным пунктом на пути к Марсу. «Мы говорим о долгосрочном присутствии на Луне», – подчеркнула Шерил Грэмлинг, инженер по навигационным системам из Центра космических полетов имени Годдарда в Мэриленде. «Инфраструктура на Земле, такая как GPS, обеспечивает время с точностью до наносекунды», – продолжила она. «Если вы пытаетесь ориентироваться или приземлиться на Луне, избегая при этом опасных зон, такая точность имеет решающее значение».
Ранее в этом году, в апреле, перед NASA и другими агентствами США была поставлена задача разработать единую систему отсчета времени для Луны, с которой могли бы согласиться другие космические агентства. Новое открытие приближает нас к этой цели, над которой ученые трудились не один год. Слава Турышев, физик из Лаборатории реактивного движения NASA, возглавлявший исследование, рассказал: «Кто-то должен был сесть и разобраться с математикой».
С Земли кажется, что Луна выигрывает 57 миллионных секунды за каждый земной день. Турышев и его коллеги пришли к этому числу, рассчитав скользящую шкалу времени для Земли и Луны относительно барицентра Солнечной системы. Барицентр – это общий центр масс Солнечной системы, вокруг которого вращаются Солнце, планеты и спутники, находясь в хрупком равновесии. Расчеты Турышева и его коллег близки к 56,02 микросекундам, полученным в феврале другой группой исследователей из Национального института стандартов и технологий США. Но крошечные доли секунды имеют значение на таких огромных расстояниях, поэтому работа еще не закончена.
Ни один из этих результатов пока не прошел экспертную оценку, и окончательное определение лунного времени должно быть подтверждено рядом учреждений и международных организаций, таких как Международное бюро мер и весов и Международный астрономический союз, которые планируют встретиться в августе. Нам также необходимо следить за тем, как странным образом замедляется вращение нашей собственной планеты, Земля, что делает наши дни немного длиннее, и как деятельность человека по добыче полезных ископаемых повлияла на ее вращение.
Исследование было опубликовано на сервере препринтов arXiv до рецензирования.
Читайте также: Луна может быть на 40 млн. лет старше, чем мы думали
