Программа NASA «Артемида» нацелена на создание постоянного присутствия человека на Луне — не просто кратковременные визиты, а постоянная инфраструктура, включающая орбитальную станцию Lunar Gateway, наземные жилые модули и добычу ресурсов. Всё это требует того, что мы на Земле считаем само собой разумеющимся: надёжного общего стандарта времени.
Почему «Артемида» нуждается в точном хронометрировании
Миссии «Аполлон» 1960-х и 70-х годов не нуждались в стандарте лунного времени. Миссии длились дни, а не месяцы, и навигацию обеспечивали наземные станции слежения.
«Артемида» принципиально отличается. Программа предусматривает:
Постоянные наземные базы вблизи южного полюса Луны, работающие непрерывно. Орбитальную станцию Lunar Gateway, служащую узлом связи. Множество луноходов и роботизированных систем, работающих автономно. Коммерческие посадочные аппараты из разных стран и компаний, прибывающие по регулярному расписанию.
Каждая из этих систем должна знать точное время — и все должны согласиться в том, какое это время. Луноход, навигирующий по ориентирам, должен иметь часы, синхронизированные с орбитальными опорными маяками. Посадочный аппарат, приближающийся к поверхности, нуждается в координации времени с Gateway. Окна связи между Землёй и Луной должны быть запланированы с точностью до микросекунды.
Лунная навигация — GPS на Луне
На Земле GPS работает благодаря тому, что каждый спутник несёт атомные часы, синхронизированные с главным стандартом времени. Ваш телефон рассчитывает своё местоположение, измеряя крошечные различия во времени прибытия сигналов от нескольких спутников.
NASA и ESA планируют аналогичную систему для Луны. Программа ESA Moonlight разместит спутники на лунной орбите для обеспечения навигационных и коммуникационных услуг. Системы лунной связи и навигации (LCRNS) NASA дополнят их.
Чтобы лунный GPS работал, всем спутникам нужна общая временная база — и эта база должна учитывать релятивистские эффекты. Спутник на лунной орбите испытывает иное гравитационное замедление времени, чем часы на поверхности, — точно так же, как спутники GPS на Земле должны корректировать относительность. Координированное лунное время (LTC) обеспечит эту основу.
Хронология «Артемиды»
Хронология программы «Артемида» тесно связана с графиком разработки LTC:
«Артемида I» (завершена в ноябре 2022) — Беспилотный испытательный полёт ракеты-носителя Space Launch System и корабля «Орион» вокруг Луны. Система хронометрирования не требовалась — использовалось наземное слежение.
«Артемида II» (планируется на 2025) — Первый пилотируемый полёт вокруг Луны со времён «Аполлон-17» в 1972 году. По-прежнему опирается на наземное слежение.
«Артемида III» (планируется на 2026–2027) — Первая пилотируемая посадка вблизи южного полюса Луны. Эта миссия воспользуется начальной структурой LTC, особенно для точной посадки и наземных операций.
«Артемида IV» и далее — Станция Lunar Gateway будет собрана на орбите. Многие страны и коммерческие партнёры будут эксплуатировать ресурсы на поверхности. Полная инфраструктура лунного времени становится необходимой.
За пределами Луны — Марс и дальний космос
Опыт, полученный при создании LTC, будет непосредственно применим к хронометрированию на Марсе, где гравитационное замедление времени другое (гравитация Марса составляет около 38% земной), а задержки связи до 24 минут делают невозможной синхронизацию с Землёй в реальном времени.
Координированное марсианское время со временем станет необходимым, построенное на тех же релятивистских принципах, что и LTC, но с параметрами, специфичными для Марса. Структура, разрабатываемая сейчас для Луны, является испытательным полигоном для хронометрирования по всей Солнечной системе.
Отслеживайте лунное время сейчас
Пока строится официальная инфраструктура LTC, вы можете увидеть, как выглядит лунное время сегодня, с помощью часов координированного лунного времени в реальном времени на этом сайте. Часы применяют скорость отклонения +56,02 µs/день к UTC, накапливая с эпохи J2000.0, показывая приближённое значение того, что будут показывать часы на Луне.