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在不久的将来,我们将会再次将宇航员送往月球。然而,在这一切顺利进行的背后,科学家们需要解答一个看似简单的问题:在月球上,时间是如何计量的?宇航员和地面指挥中心需要能够协调时间。
这并不是一个简单的问题。月球的弱重力及其相对于地球的运动,给时间计量带来了挑战。美国政府在设定了NASA科学家解决这一问题的期限后,这个问题变得更加紧迫。
回顾1969年阿波罗11号任务,宇航员们将手表设置为休斯顿时间,因为那里是地面指挥中心所在地。但官方上,他们和地面指挥中心都参考任务时钟,这个时钟从发射时刻开始计时,直到宇航员返回地球。
在NASA的建筑物中,你可能会发现至少有一个时钟显示当前任务已运行的时间。但紧挨着这个计时器,你还会看到一个类似于标准的24小时时钟。这个时钟显示的不是某个花哨的太空时区,而是协调世界时(UTC),一种我们可以用来衡量时间流逝的基准。
UTC使用原子钟测量时间,这些钟表非常可靠,通过测量原子内部发生的极精确间隔的变化来工作。然而,我们偶尔需要做一些微调,以使这个时间与地球自转保持同步。
到目前为止,我们一直在太空任务中使用UTC,但这并不是长期解决方案。因为月球上的时间实际上比地球上的时间流逝得更快。根据爱因斯坦的广义相对论,空间和时间是单一的四维时空结构,由其中的质量所塑造。
地球比月球质量大81倍,因此它对时空的弯曲作用更大。这意味着如果你站在地球上,时间在你所在的地方会比月球上流逝得更慢。此外,两个物体的相对运动也会导致时间膨胀。
即使考虑了时间膨胀,地球和月球之间的时间差异仍然微小。但对于太空操作来说,没有误差的余地。NASA计划在2027年前解决这一问题,可能的方法之一是将原子钟带到月球,建立一个名为LTC的协调月球时间。
这个想法是让LTC能够追溯到UTC,就像地球上的所有时区一样,但如果月球上的人与地球失去联系,它也足够稳定。一旦科学家们解决了这个问题,白宫还希望为其他天体,如火星,制定时间标准。
我们正在进入太空旅行的新篇章,而我们需要这些时间标准的事实,就是一个令人兴奋的迹象。那么,月球上的时间究竟该如何计量?让我们拭目以待。
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