شارح
تم تكليف وكالة ناسا بتحديد منطقة زمنية قياسية للقمر، لكن الأمر أكثر تعقيدًا مما قد تعتقد.
كلفت حكومة الولايات المتحدة وكالة الفضاء التابعة لها، ناسا، بإنشاء منطقة زمنية قياسية للقمر، والتي ستعرف باسم التوقيت القمري المنسق (CLT).
وفي مذكرة صدرت في 2 أبريل، ذكر المكتب الأمريكي لسياسة العلوم والتكنولوجيا (OSTP): “ستعمل الوكالات الفيدرالية على تطوير توحيد التوقيت السماوي مع التركيز الأولي على سطح القمر والمهمات العاملة في الفضاء القمري (المنطقة الواقعة داخل مدار القمر) )، مع إمكانية تتبع كافية لدعم البعثات إلى الأجرام السماوية الأخرى. تعني “إمكانية التتبع” أنه يمكن الحفاظ على تزامن CLT مع المناطق الزمنية على الأرض.
أوضحت المذكرة الميزات التالية لـ CLT الجديدة:
- إمكانية التتبع حسب التوقيت العالمي المنسق (UTC – حل وسط لكل من المتحدثين باللغة الإنجليزية والفرنسية)؛
- دقة كافية لدعم الملاحة الدقيقة والعلوم؛
- القدرة على التحمل في حالة فقدان الاتصال بالأرض (بمعنى أن CLT يمكن أن تعمل بشكل مستقل عن الأرض)؛ و
- قابلية التوسع في البيئات الفضائية خارج نظام الأرض والقمر (بمعنى أن المحطات الفضائية الأخرى خارج القمر ستكون قادرة على استخدام CLT أيضًا).
لا تتوقع أن تشتمل تطبيقات التقويم والمنطق الزمنية المفضلة لديك على CLT كخيار حتى الآن؛ لدى ناسا حتى نهاية عام 2026 لإنشاء CLT.
لماذا يحتاج القمر إلى منطقة زمنية خاصة به؟
بعبارات عامة، نحن بحاجة إلى نظام موثوق لمزامنة الأرض “للتوقيت القمري” لأن الجاذبية المنخفضة على القمر تجعل الوقت يتحرك بشكل أسرع قليلاً هناك منه على الأرض – بمقدار 58.7 ميكروثانية فقط (هناك مليون ميكروثانية في الثانية الواحدة) بشكل أسرع خلال كل 24 ساعة أرضية.
هذا ليس خيالًا علميًا، على الرغم من أنه سمة رئيسية لأفلام هوليوود الرائجة مثل Interstellar. المعروف باسم “تمدد الزمن الجاذبية”، يتأثر مرور الوقت بالجاذبية.
على الرغم من أن هذه التناقضات الزمنية صغيرة، إلا أنها يمكن أن تسبب مشكلات في مزامنة الأقمار الصناعية والمحطات الفضائية في المدار القمري.
وقال مسؤول في OSTP لم يذكر اسمه لرويترز: “تخيل لو لم يكن العالم يقوم بمزامنة ساعاته في نفس الوقت – كم قد يكون ذلك مزعجًا وكم تصبح الأمور اليومية صعبة”.
كيف يمكننا معرفة الوقت على القمر؟
يستخدم Earth التوقيت العالمي المنسق (UTC) أو التوقيت العالمي المنسق لمزامنة المناطق الزمنية حول العالم. يتم تحديد التوقيت العالمي المنسق (UTC) من خلال أكثر من 400 ساعة ذرية يتم الاحتفاظ بها في “مختبرات الوقت” الوطنية في حوالي 30 دولة حول العالم. تستخدم الساعة الذرية اهتزازات الذرات لتحقيق الدقة القصوى في تتبع الوقت.
سيتم وضع ساعات ذرية مماثلة على القمر للحصول على قراءة دقيقة للوقت.
يتيح نظام التوقيت الدقيق هذا، المعروف باسم تحديد المواقع والملاحة والتوقيت (PNT)، لأنظمة الاتصالات قياس التوقيت الدقيق والحفاظ عليه. توضح منظمة Ordnance Survey، وهي المنظمة البريطانية التي تنتج الخرائط منذ عام 1791، أن PNT لديها ثلاثة عناصر أساسية:
- تحديد الموقع – القدرة على تحديد موقع الشخص واتجاهه بدقة، في الغالب ثنائي الأبعاد على خريطة مطبوعة، على الرغم من أنه يمكن تحديد الاتجاه ثلاثي الأبعاد عند الحاجة.
- الملاحة – القدرة على تحديد الموقع الحالي والموقع المطلوب (إما نسبي أو مطلق)، وتطبيق التصحيحات على المسار والاتجاه والسرعة للوصول إلى الموقع المطلوب من أي مكان في العالم، من تحت السطح (تحت سطح الأرض) إلى السطح، ومن السطح إلى الفضاء.
- التوقيت – القدرة على الحفاظ على وقت دقيق ومحدد من أي مكان في العالم.
هل لدى ناسا خطط لمناطق زمنية في أجزاء أخرى من الفضاء الخارجي؟
على الرغم من عدم ذكر المناطق الزمنية على الكواكب الأخرى، في عام 2019، اختبرت مهمة الساعة الذرية للفضاء السحيق (DSAC) التابعة لناسا ساعة ذرية لتحسين ملاحة المركبات الفضائية في الفضاء السحيق. تم إطلاق مهمة DSAC، على صاروخ فالكون هيفي التابع لشركة SpaceX، في 22 يونيو 2019. واختبر الصاروخ الساعة الذرية في مدار الأرض لمدة عام واحد.
عادةً، تحافظ المركبة الفضائية على الوقت الدقيق عن طريق إرسال الإشارات إلى الساعات الذرية على الأرض ثم يتم إرسال الإشارة مرة أخرى إلى المركبة الفضائية. في هذه المهمة، تم اختبار الساعة الذرية الموجودة على متن المركبة للحفاظ على الوقت الدقيق دون الاعتماد على هذا الاتصال ثنائي الاتجاه بين المركبة الفضائية والساعات الذرية على الأرض. وترتبط دقة التوقيت بالحصول على موقع دقيق، مع مساعدة المركبة الفضائية في الوصول إلى الموقع المقصود في الفضاء بنجاح.
وكما يوضح مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، وهو مركز الاستكشاف الآلي للنظام الشمسي: “إن النظام ثنائي الاتجاه الذي يرسل إشارة من الأرض إلى مركبة فضائية، ثم العودة إلى الأرض ثم إلى المركبة الفضائية مرة أخرى، سيستغرق في المتوسط 40 دقيقة”. . تخيل لو استغرق نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الموجود على هاتفك 40 دقيقة لحساب موقعك. قد يفوتك دورك أو تكون على بعد عدة مخارج على الطريق السريع قبل أن يلحق بك. إذا سافر البشر إلى الكوكب الأحمر (المريخ)، فسيكون من الأفضل أن يكون النظام في اتجاه واحد، مما يسمح للمستكشفين بتحديد موقعهم الحالي على الفور بدلاً من انتظار عودة تلك المعلومات من الأرض.
وانتهت المهمة بنجاح في عام 2021، مع احتفاظ الساعة الذرية الموجودة على متن الطائرة بالتوقيت الصحيح وتحديد المواقع الملاحية.