Która jest godzina na Księżycu? Jeszcze nie ustalono
W ubiegłym tygodniu NASA przedstawiła światu trzech astronautów i jedną astronautkę, którzy w 2024 roku wybiorą się w pierwszą od ponad pół wieku podróż ludzi w kierunku Księżyca. Gdy w niedalekiej przyszłości Christina Hammock Koch doleci na jego orbitę i zapyta swoich kolegów na pokładzie „Która godzina?”, co usłyszy w odpowiedzi? Nie wiadomo. Nad tym pytaniem głowią się sztaby ludzi w ESA, NASA i innych agencjach kosmicznych.
Jeśli zegar, to gdzie umieszczony?
Najprostszą podpowiedź mógłby podrzucić Albert Einstein, konstatując, że czas jest względny i zależny od naszego punktu odniesienia. I będzie miał rację. W praktyce wystarczy więc wspólnie ustalić punkt odniesienia i jednostkę czasu. Na przykład na Ziemi czas odmierzamy względem zegarów atomowych, które wyznaczają interwał na podstawie częstotliwości drgań atomu cezu.
Dowiedz się więcej
Pytanie o czas ma kluczowe znaczenie np. dla nawigacji satelitarnej. Opiera się ona na ultraprecyzyjnym pomiarze czasu na satelitach, które przesyłając sygnał w postaci fali radiowej. Znając dokładnie jej prędkość (bo jest to prędkość światła, najbardziej podstawowa stała we Wszechświecie), na podstawie czasu, jaki zajęło fali dotarcie do odbiornika, można określić położenie z dokładnością poniżej metra.
Czyli zegary atomowe na Księżycu i sprawa załatwiona? Nie do końca. Po pierwsze, na Księżycu czas płynie odrobinę wolniej niż na Ziemi. Ogólna teoria względności Einsteina zakłada – a liczne eksperymenty potwierdzają – że czas w pobliżu obiektu o większej masie, płynie nieco szybciej niż w pobliżu lżejszego obiektu. Nie mówimy tu o różnicach na poziomie niczym z filmu „Interstellar”, gdy bohaterowie przez godzinę spędzoną na planecie w pobliżu czarnej dziury tracą kilkanaście ziemskich lat. Na Księżycu czas płynie wolniej o 56 mikrosekund w ciągu doby, to znaczy że po roku na Księżycu, będziemy o 0.02 sekundy młodsi niż gdybyśmy spędzili ten czas na Ziemi. Dla nas to niezauważalna różnica, ale z perspektywy nawigacji i koordynacji z Ziemią logistycznych aspektów eksploracji Księżyca, już niebagatelna.
Jeśli strefa czasowa, to czyja?
No dobrze, używajmy więc czasu ziemskiego. Tylko którego? Z praktycznego punktu widzenia najłatwiej byłoby skoordynować czas pracy i wypoczynku z czasem na Ziemi. Jeśli jednak wiele krajów zbuduje swoje księżycowe bazy, trudno sobie wyobrazić ich współpracę, gdy te nawet położone kilka kilometrów od siebie będą używały stref czasowych różnych o 12 godzin (a taka jest różnica między czasem w Chinach i na wschodnim wybrzeżu USA). Ci, którzy kontaktują się zdalnie z Kalifornią i wschodnią Azją jednocześnie, znają bolączki ustalania wspólnego terminu spotkania.
Moglibyśmy zgodzić się na jedną, konkretną strefę czasową. Wtedy jednak zwykła rozmowa o godzinie okazuje się nagle polityczna. Bo próby narzucenia księżycowej strefy czasowej zgodnej z na przykład amerykańską, mogą być odebrane jako zapędy kolonialne. A nie chcemy przecież kosmicznego konfliktu jeszcze zanim na dobre rozpoczął się podbój Układu Słonecznego.
Co nam pozostaje? Zgodzić się na przykład na dobę księżycową analogiczną do ziemskiej? Tylko że jeden dzień księżycowy trwałby 29,5 ziemskich, bo tyle potrzebuje Księżyc na wykonanie pełnego obrotu wokół własnej osi. A to rozwiązanie zupełnie niepraktyczne z perspektywy biologicznego przystosowania człowieka do 24-godzinnego rytmu dobowego.
Jeśli satelity, to na jakiej orbicie?
Do konsensusu jeszcze dość daleko, zajmijmy się więc kwestiami praktycznymi. Nawigacja i pomiar czasu na Księżycu wymaga złożonego systemu satelitów na jego orbicie oraz zegarów atomowych na powierzchni. To wszystko powinno być przygotowane, zanim ludzie na stałe zagoszczą na Srebrnym Globie. Pracuje nad tym ESA ze swoim projektem Moonlight i NASA z programem LunaNet. Pragmatyzm wymaga, żeby satelity dostarczały precyzyjne informacje do miejsc najgęściej zaludnionych. Satelity GPS poruszają się na kołowych orbitach o umiarkowanym nachyleniu względem równika, co sprawia, że im bliżej obszarów polarnych, tym gorsza dokładność GPS. To problem, ponieważ pierwsze plany księżycowej ekspansji zakładają osiedlenie się właśnie w obszarach polarnych, gdzie znajdują się zamrożone zapasy bezcennego surowca – wody.
Wspomniane wyżej problemy z czasem są poważne, ale rozwiązywalne. Są jednak i takie, z którymi przyjdzie nam żyć. Załóżmy, że romantycznie usposobiony partner postanowi zaskoczyć swoją ukochaną wirtualną kolacją przy świecach: on wpatrzony w Księżyc, gdzie ona teraz zasiada do swojej liofilizowanej porcji jedzenia dla astronautów. Gdy zapyta o godzinę, jaka będzie jej odpowiedź? Nawet jeśli szczęśliwie dla nich godzina będzie dokładnie taka sama, opóźnienie w rozmowie zawsze będzie wynosiło przynajmniej sekundę. Bariery prędkości światła nie przeskoczymy.