Στη Σελήνη ο χρόνος κυλά πιο γρήγορα – Η διαφορά που αλλάζει τις αποστολές!

Μπορεί να ακούγεται παράξενο, όμως η ερώτηση «τι ώρα είναι στη Σελήνη;» δεν είναι καθόλου θεωρητική. Καθώς οι διαστημικές υπηρεσίες σχεδιάζουν όλο και περισσότερες αποστολές προς τον φυσικό δορυφόρο της Γης, χρειάζεται πλέον ένα κοινό και εξαιρετικά ακριβές σύστημα μέτρησης του χρόνου που θα χρησιμοποιούν διαστημόπλοια, δορυφόροι και μελλοντικές βάσεις.

Το πρόβλημα είναι ότι τα γήινα ρολόγια δεν μπορούν να μεταφερθούν απλώς στη Σελήνη και να λειτουργούν σαν να μην άλλαξε τίποτα. Σύμφωνα με τη Θεωρία της Σχετικότητας, η βαρύτητα επηρεάζει τον ρυθμό με τον οποίο κυλά ο χρόνος. Επειδή η βαρυτική έλξη της Σελήνης είναι πολύ ασθενέστερη από εκείνη της Γης, ένα ρολόι στην επιφάνειά της προχωρά ελάχιστα πιο γρήγορα.

Η διαφορά είναι μόλις μερικά μικροδευτερόλεπτα

Αν δύο εξαιρετικά ακριβή ρολόγια συγχρονίζονταν στη Γη και στη συνέχεια το ένα μεταφερόταν στη Σελήνη, μετά από ένα εικοσιτετράωρο δεν θα έδειχναν ακριβώς την ίδια ώρα. Το σεληνιακό ρολόι θα είχε κερδίσει περίπου 56 μικροδευτερόλεπτα.

Για έναν άνθρωπο αυτή η διαφορά είναι αδύνατο να γίνει αντιληπτή. Ένα μικροδευτερόλεπτο είναι ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, άρα στην καθημερινή ζωή το φαινόμενο μοιάζει εντελώς αμελητέο. Στη διαστημική τεχνολογία όμως ακόμη και ένα τόσο μικρό σφάλμα μπορεί να μετατραπεί σε σοβαρό πρόβλημα.

Γιατί 56 μικροδευτερόλεπτα έχουν τόσο μεγάλη σημασία;

Η πλοήγηση στο Διάστημα βασίζεται σε εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις χρόνου. Ένα σήμα ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός και η θέση ενός διαστημικού σκάφους μπορεί να υπολογιστεί με βάση το πόσο χρόνο χρειάζεται για να μεταδοθεί ή να επιστρέψει.

Όταν θέλεις να καθοδηγήσεις ένα σκάφος ώστε να προσεδαφιστεί με ακρίβεια λίγων μέτρων, ακόμη και διαφορές της τάξης των νανοδευτερολέπτων αποκτούν σημασία. Ένα χρονικό σφάλμα που φαίνεται ασήμαντο μπορεί, αν συσσωρευτεί, να οδηγήσει σε σημαντικό σφάλμα στον υπολογισμό της θέσης.

Η Γη έχει UTC – Η Σελήνη χρειάζεται κάτι αντίστοιχο

Στη Γη χρησιμοποιείται ως διεθνές σημείο αναφοράς η Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα, γνωστή ως UTC. Πάνω σε αυτή βασίζονται τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, οι υπολογιστές, τα συστήματα GPS και οι διαφορετικές ζώνες ώρας.

Στη Σελήνη όμως ένα τέτοιο σύστημα πρέπει να προσαρμοστεί στις διαφορετικές φυσικές συνθήκες. Για αυτό εξετάζεται η δημιουργία μιας κοινής σεληνιακής χρονικής κλίμακας, της Συντονισμένης Σεληνιακής Ώρας, ώστε όλες οι μελλοντικές αποστολές να χρησιμοποιούν το ίδιο σημείο αναφοράς.

Γιατί δεν αρκεί απλώς η ώρα του Χιούστον ή της Ευρώπης;

Μέχρι σήμερα οι περισσότερες διαστημικές αποστολές μπορούσαν να λειτουργούν χρησιμοποιώντας την ώρα του κέντρου ελέγχου που τις διαχειριζόταν. Όσο όμως αυξάνονται οι αποστολές και εμπλέκονται διαφορετικές χώρες και οργανισμοί, αυτό γίνεται όλο και πιο δύσχρηστο.

Στο μέλλον μπορεί να υπάρχουν ταυτόχρονα δορυφόροι γύρω από τη Σελήνη, επανδρωμένες αποστολές, ρομποτικά οχήματα και εγκαταστάσεις στην επιφάνειά της. Όλα αυτά θα πρέπει να επικοινωνούν μεταξύ τους και να γνωρίζουν με απόλυτη ακρίβεια πότε έγινε κάθε ενέργεια.

Ένα ενιαίο σεληνιακό σύστημα ώρας επομένως δεν δημιουργείται για να ξέρουν οι αστροναύτες πότε είναι ώρα για μεσημεριανό. Είναι απαραίτητο κυρίως για την πλοήγηση, τις επικοινωνίες και την ασφάλεια των αποστολών.

Ο Αϊνστάιν είχε προβλέψει το πρόβλημα

Η εξήγηση βρίσκεται στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Σύμφωνα με αυτή, όσο ισχυρότερο είναι ένα βαρυτικό πεδίο τόσο πιο αργά περνά ο χρόνος σε σχέση με μια περιοχή με ασθενέστερη βαρύτητα.

Το φαινόμενο δεν αφορά μόνο τη Σελήνη. Συμβαίνει ήδη στη Γη και λαμβάνεται υπόψη στα δορυφορικά συστήματα πλοήγησης. Τα ρολόγια των δορυφόρων GPS χρειάζονται συνεχείς σχετικιστικές διορθώσεις, διαφορετικά οι υπολογισμοί θέσης θα άρχιζαν πολύ γρήγορα να παρουσιάζουν σημαντικές αποκλίσεις.

Στη Σελήνη η ίδια φυσική αρχή δημιουργεί την ανάγκη για ένα νέο χρονικό πλαίσιο.

Θα μπορούσε λοιπόν κάποιος να «γεράσει» πιο γρήγορα στη Σελήνη;

Τεχνικά, ναι – αλλά η διαφορά θα ήταν απειροελάχιστη. Εφόσον ο χρόνος κυλά λίγο ταχύτερα στην επιφάνεια της Σελήνης, ένας άνθρωπος που θα ζούσε εκεί θα συγκέντρωνε θεωρητικά ελάχιστα περισσότερο χρόνο σε σχέση με κάποιον που έμενε στη Γη.

Η διαφορά όμως είναι τόσο μικρή ώστε δεν θα είχε καμία πρακτική επίδραση στη διάρκεια ζωής του. Το ενδιαφέρον βρίσκεται κυρίως στην ακρίβεια των μηχανημάτων και όχι στη βιολογία των αστροναυτών.

Η Σελήνη αποκτά σταδιακά τη δική της «υποδομή»

Όσο η επιστροφή του ανθρώπου στη Σελήνη γίνεται πιο ρεαλιστική, προβλήματα που παλαιότερα έμοιαζαν θεωρητικά μετατρέπονται σε πρακτικές ανάγκες. Δεν αρκεί πλέον να σχεδιάζουμε πυραύλους και σεληνακάτους. Χρειάζονται συστήματα επικοινωνίας, πλοήγησης και κοινά πρότυπα που θα επιτρέπουν σε διαφορετικές αποστολές να συνεργάζονται.

Και κάπως έτσι, ένα από τα πρώτα πράγματα που πρέπει να αποκτήσει η Σελήνη δεν είναι μόνο μια βάση ή ένας νέος δορυφόρος.

Είναι τη δική της ώρα.

Γιατί όταν κάθε νανοδευτερόλεπτο μπορεί να μεταφραστεί σε μέτρα απόκλισης, ακόμη και το ερώτημα «τι ώρα είναι;» αποκτά εντελώς διαφορετική σημασία όταν το κάνεις 384.000 χιλιόμετρα μακριά από τη Γη.