几十年来，月球微妙的引力带来了一个令人烦恼的挑战——月球表面的原子钟每天会比地球上的原子钟快56微秒。这个极小的差异看起来并不大，但它可能会扰乱航天器着陆和与地球通信等重要活动所需的精确时间。
现在，美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员已经制定了一项在月球上精确计时的计划，为月球探测类似gps的导航系统铺平了道路。这项研究发表在《天文学杂志》上，重点是定义创建月球坐标时间系统所需的理论框架和数学模型。
这项创新对于美国宇航局雄心勃勃的阿尔忒弥斯计划至关重要，该计划旨在建立人类在月球上的持续存在，并可能成为探索宇宙的重要垫脚石。
月球座标时
地球上的GPS在很大程度上依赖于精确的计时。GPS星座中的每颗卫星都携带原子钟，这些原子钟与一个共同的参考时间同步。通过测量来自多个卫星的信号到达接收器所需的时间，GPS可以确定接收器的位置和时间。然而，由于相对论的影响，在月球上实施类似的系统，并将其与地球系统准确地联系起来，提出了独特的挑战。
爱因斯坦的相对论指出，引力影响时间的流逝。时间对每个人来说都不是均匀流动的。例如，在月球上，引力比地球弱，时钟走得稍微快一点。
此外，由于一些与引力有关的影响，包括月球绕地球的轨道和地球绕太阳的轨道，地球上的观测者测量时间的方式与月球上的观测者略有不同。随着时间的推移，这些影响会严重影响精确导航和通信。
为了解决这个问题，NIST的研究人员创建了一个系统来建立和实现月球时间，该系统考虑了月球独特的引力环境。这个系统建立了一个新的主“月球时间”，专门作为整个月球表面的计时参考，类似于地球上的协调世界时(UTC)。
NIST物理学家Bijunath Patla说:“这就像让整个月球同步到一个根据月球引力调整的‘时区’，而不是让时钟逐渐偏离与地球时间的同步。”
NIST物理学家Neil Ashby说:“这项工作为采用类似GPS的导航和定时系统奠定了基础，该系统将为近地和地球用户提供月球探测服务。”
这个拟议中的系统将是开发“月球定位系统”的第一步，该系统将包括在月球表面和月球轨道上的特定位置建立一个高度精确的时钟网络。这些在月球轨道上的精密原子钟将充当月球GPS网络的“卫星”，为导航提供精确的定时信号。
在月球上进行精确的导航和定位可以实现更精确的着陆和更有效的月球资源勘探。如果没有这种“月球GPS”，在月球上着陆和操作就像试图在没有任何定位系统的情况下在地球上导航一样——你对自己的位置只有一个粗略的概念，这使得执行复杂的操作或准确地进行长距离旅行变得极其困难。
帕特拉说:“我们的目标是确保航天器能够在距离预定目的地几米的地方着陆。”
新的太空竞赛
这一突破正值世界各国重新燃起对月球探索的兴趣。月球为我们了解太阳系的形成提供了宝贵的科学见解，并为未来的技术提供了潜在的资源，比如水冰、氦-3和用于智能手机和电脑等产品的稀土元素。
月球坐标时间可能是更深层次空间探索的关键，因为计时可能在协调复杂任务和建立星际导航网络方面发挥重要作用。
帕特拉说:“支持月球坐标时间的拟议框架最终可能使探索超越月球甚至超越我们的太阳系成为可能。”“当然，前提是人类有能力完成如此雄心勃勃的任务。”
这个故事由NIST重新发布。点击这里阅读原文。
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