По мере ускорения освоения Луны различными космическими агентствами и компаниями, возникает необходимость в создании единой системы лунного времени. Команда исследователей NASA разработала такую систему, основанную на релятивистских преобразованиях времени, предсказанных теорией относительности Эйнштейна. Это позволит эффективно координировать и контролировать время на Луне, учитывая различия в гравитационном потенциале и относительном движении.
Новая система предусматривает использование трёх основных временных шкал: Земное время (TT), Барицентрическое координатное время (TCB) и Барицентрическое динамическое время (TDB). Эти шкалы учитывают релятивистские эффекты, вызванные как гравитационными потенциалами, так и движением тел относительно барицентра Солнечной системы. Это критично для высокоточного моделирования небесной механики и динамики, необходимых для планирования и осуществления лунных миссий.
Для вывода преобразований, лежащих в основе новой системы лунного времени (LT), исследователи использовали высокоточные данные миссии GRAIL и экспериментов по лазерной локации Луны. Это позволило смоделировать гравитационное поле и орбитальную динамику Луны с субнаносекундной точностью. Ключевые константы, такие как LL, LM, LH и PEM, описывают трансформации между различными временными шкалами с учётом гравитационного потенциала, вращения и орбитальных возмущений Луны.
Согласно расчётам, лунное время опережает земное примерно на 56 микросекунд в день, с дополнительными периодическими вариациями амплитудой около 0,47 микросекунд, происходящими с периодом около 27,55 дней. Такая высокая точность и стабильность лунной временной шкалы критически важна для будущих космических миссий.
Создание унифицированной системы лунного времени обеспечит ряд важных преимуществ: точную навигацию и посадку, бесперебойную связь между Землёй, орбитальными аппаратами и лунными базами, согласованность научных исследований, а также возможность автономных операций на Луне без постоянной привязки ко времени на Земле.
Координированная система лунного времени станет всё более важной по мере роста присутствия человечества на Луне в этом столетии. Аналогичные меры, основанные на релятивистских преобразованиях, потребуются и для регулярных пилотируемых миссий на Марс в будущем. Как отметили учёные, «точное измерение времени имеет решающее значение для космических исследований, где даже малейшая ошибка может привести к большим неточностям в позиционировании или задержкам в связи». Поэтому создание единой системы лунного времени становится всё более критичным по мере того, как человечество расширяет своё присутствие на Луне.
