ขณะที่มนุษยชาติเตรียมกลับสู่ดวงจันทร์ด้วยโปรแกรม Artemis ความท้าทายสำคัญหนึ่งได้ปรากฏขึ้นที่คนส่วนใหญ่ไม่เคยนึกถึง: ตอนนี้กี่โมงบนดวงจันทร์? เมื่อวันที่ 2 เมษายน 2024 สำนักงานนโยบายวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทำเนียบขาว (OSTP) สั่งให้ NASA จัดตั้งมาตรฐานเวลาดวงจันทร์แบบรวมเป็นหนึ่งเดียวที่เรียกว่าเวลาดวงจันทร์ประสานงาน หรือ LTC ภายในสิ้นปี 2026
ทำไมดวงจันทร์ถึงต้องมีเวลาของตัวเอง
บนโลก เราพึ่งพาเวลาสากลประสานงาน (UTC) ซึ่งดูแลโดยเครือข่ายนาฬิกาอะตอมกว่า 400 เรือนทั่วโลก ดาวเทียม GPS ระบบการเงิน โครงข่ายไฟฟ้า และอินเทอร์เน็ตล้วนพึ่งพาการซิงโครไนซ์ที่แม่นยำกับ UTC
ดวงจันทร์มีปัญหาเฉพาะตัว เนื่องจากสนามแรงโน้มถ่วงที่อ่อนกว่า นาฬิกาบนพื้นผิวดวงจันทร์จะเดินเร็วกว่าประมาณ 56.02 ไมโครวินาทีต่อวันโลกเมื่อเทียบกับนาฬิกาที่เหมือนกันบนโลก ผลกระทบนี้ — ตามที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ทำนาย — หมายความว่าการถ่ายทอดเวลาโลกไปยังดวงจันทร์จะค่อยๆ เบี่ยงเบนจากนาฬิกาดวงจันทร์ท้องถิ่น
ในหนึ่งวัน 56 ไมโครวินาทีอาจดูน้อยมาก แต่สำหรับระบบนำทาง การเบี่ยงเบนนั้นแปลเป็นข้อผิดพลาดตำแหน่งประมาณ 16 เมตรต่อวัน ในหนึ่งเดือน ข้อผิดพลาดจะถึงเกือบ 500 เมตร — มากพอที่จะทำให้การลงจอดแม่นยำ การนำทางรถสำรวจ และจังหวะการสื่อสารรีเลย์ไม่น่าเชื่อถือ
LTC จะทำงานอย่างไร
เวลาดวงจันทร์ประสานงานจะสร้างบนหลักการเดียวกันกับ UTC แต่ปรับให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมดวงจันทร์ แผนรวมถึงการวางเครือข่ายนาฬิกาอะตอมบนพื้นผิวดวงจันทร์และในวงโคจรดวงจันทร์ นาฬิกาเหล่านี้จะถูกใช้คำนวณค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักที่กำหนดเวลาดวงจันทร์อย่างเป็นทางการ
LTC จะรักษาความสัมพันธ์คงที่ที่กำหนดชัดเจนกับ UTC เพื่อให้แปลงเวลาระหว่างโลกและดวงจันทร์ได้อย่างราบรื่น ความแตกต่างสำคัญคือ LTC จะคำนึงถึงค่าชดเชยเชิงสัมพัทธภาพ — การเบี่ยงเบนสะสมที่ทำให้นาฬิกาดวงจันทร์เดินเร็วกว่า
สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) เผยแพร่ กรอบงานทางเทคนิค ในเดือนสิงหาคม 2024 ที่อธิบายแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการหาเวลาดวงจันทร์จากการแก้ไขเชิงสัมพัทธภาพของ UTC
ความพยายามระหว่างประเทศ
การบอกเวลาดวงจันทร์ไม่ใช่แค่โครงการของ NASA คณะกรรมการสหประชาชาติว่าด้วยระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก (ICG) ได้จัดตั้งกลุ่มทำงานเฉพาะในปี 2024 เพื่อกำหนดมาตรฐานเวลาดวงจันทร์ระหว่างประเทศ ข้อตกลง Artemis — ที่ลงนามโดยกว่า 45 ประเทศ — ยอมรับความจำเป็นของระบบที่ทำงานร่วมกันได้ และเวลาอ้างอิงร่วมกันเป็นรากฐานสำคัญของเป้าหมายนั้น
องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ก็ศึกษาการบอกเวลาดวงจันทร์เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Moonlight ที่มุ่งให้บริการสื่อสารและนำทางรอบดวงจันทร์
LTC หมายถึงอะไรสำหรับอนาคต
เวลาดวงจันทร์มาตรฐานจะช่วยให้การนำทางแม่นยำสำหรับยานลงจอดและรถสำรวจ การกำหนดตารางสื่อสารที่เชื่อถือได้ระหว่างโลกและดวงจันทร์ การประสานงานระหว่างภารกิจจากหน่วยงานอวกาศต่างๆ และในที่สุดเป็นรากฐานสำหรับการบอกเวลาบนดาวอังคารและไกลออกไป
เวลาดวงจันทร์ประสานงานจำลองที่แสดงบน moontimenow.com ใช้อัตราการเบี่ยงเบนที่เผยแพร่ +56.02 ไมโครวินาทีต่อวัน สะสมจากยุค J2000.0 เพื่อประมาณว่านาฬิกา LTC อย่างเป็นทางการจะแสดงอะไรในวันนี้