研究者たちは地球と月の時計を同期する方法を見つけました。

最近はタイミングがすべてです。私たちの通信とGPSネットワークの両方は、相対性理論の影響を考慮することを含む、信号の正確なタイミングを注意深く追跡することに依存します。重力井戸に深く入るにつれて、時間はゆっくりと動き、私たちは高度の違いを検出できる点に達しました。 1ミリメートル。時間は文字通りGPS衛星の高度で地球の表面の時計より速く流れます。問題をより複雑にするのは、その衛星が高速で動いているということです。この効果により、速度が遅くなります。

地球でこれを説明するのは比較的簡単です。地球は、これらを追跡する必要がある電子機器にプログラムできる単一の調整セットを扱っているからです。しかし、かなり低い重力場（より速い時計！）を持つ月に多くのハードウェアを送信する計画があります。つまり、物体がゆっくり動いていても（さらに速い時計！）、軌道にとどまることができるということです。

月に時間を追跡する同等のシステムを設定するのは簡単ですが、そうすれば必然的に地球の時計と同期が合わなくなります。科学的観察のようなものの深刻な問題です。だから国際天文学連合 決議案がある 「月天体基準システム」と「月座標時間」が必要です。月曜日に、米国標準技術研究所の2人の研究者、ニール・アシビとビジュナス・パトルというこれがどのように機能できるかを示すために数学を行いました。

時間を維持する

私たちは月を探検する準備をしています。すべてが計画通りに進めば、中国と米国が主導するコンソーシアムが無人ミッションを何度も送り、永久的な人間の居住につながる可能性があります。我々はますます多くのハードウェアと最終的に月面に施設を持つようになります。アポロミッションでは一度にいくつかのアイテムしか追跡できませんでしたが、今後のミッションでは正確な位置に着陸し、それらの間を移動する必要があるかもしれません。 NISTが指摘したように、これは月のGPSと同等のものを貴重にします。 プレスリリース 仕事を発表します。

そのすべては、我々がそれが自分の時間的拍子に合わせて行進することを喜んで受け入れるならば、独立した月位置システムが潜在的に処理することができます。しかし、私たちが最終的に月で天文学を実行するのと同じことをすることができれば、出来事の正確なタイミングが重要なので問題になります。 2つの別々のシステムを許可することは、2つのシステム間を移動するときに宇宙船のすべての時間保持システムを切り替える必要があることを意味します。

単一システムの作成方法の理論はすべて解決されました。しかし、そうすることの実用性は、将来の研究者のための練習として残されました。しかし、明らかに未来は今です。

アシビとパトルは、地球/月システムの質量中心に基づいて何でも計算できるシステムを開発することに取り組んでいます。あるいは、彼らが論文で述べたように、彼らの数学的システムは、「太陽の重力場における地球 – 月システムの質量中心などの局所的に自由落下するフレームに適した尺度を使用して、月と地球の近接ラグランジュ支店の時計速度を地球の時計と比較できるようにします。」

これはどのように見えますか？まあ、誘導方程式がたくさんあります。論文本文には55個があり、付録には67個があります。だから論文の多くの部分がこうなりました。

考慮すべき要因が多すぎるため、状況が複雑になります。太陽や他の惑星の潮汐効果があります。地球または月の表面のすべては回転によって移動し、他のオブジェクトは軌道にある間移動します。時間に対する重力の影響は、物体の位置に依存する。したがって、追跡する必要があります。

未来志向

アシビとパトルというすべての状況ですべてを考慮する必要はありません。これらの要素のいくつかは小さすぎて非常に正確な時計でしか検出できません。他の要素は互いに相殺される傾向がある。それでも彼らのシステムを使うと、月面近くの物体が毎日56マイクロ秒をさらに受信すると計算できます。 これはナノ秒精度で時間を測定する状況では問題になります。

そして研究者たちは、地球/月系に焦点を当てた彼らのアプローチは依然として一般化できると言います。つまり、これを修正して、地球と太陽系の他のすべての場所で動作する基準フレームを作成できる必要があることを意味します。私たちが低軌道を越えて物事を送る速度を考えると、これはおそらく健康なレベルの将来の保護です。

天文学ジャーナル、2024. DOI： 10.3847/1538-3881/ad643a (DOIについて)