На Землі ми звикли до точного часу завдяки складній мережі атомних годинників та супутників GPS. Однак робота Альберта Ейнштейна довела, що час не є універсальною величиною у Всесвіті. Швидкість цокання годинника залежить від сили місцевої гравітації та швидкості руху об'єкта, що значно ускладнює синхронізацію приладів за межами нашої планети. Нещодавня наукова робота науковців з NIST довела це, розповідає 24 Канал з посиланням на SciTechDaily.
Дивіться також NASA вирушає до Долини Смерті, щоб протестувати "марсіанські" дрони
Наскільки годинник на Марсі випереджає земний?
Фізики Біджунат Патла та Ніл Ешбі провели перші детальні розрахунки для Червоної планети. Вони визначили, що годинник на поверхні Марса щодня поспішатиме на 477 мікросекунд (мільйонних часток секунди) порівняно з аналогічним годинником на Землі.
Це явище виникає через те, що гравітація на Марсі приблизно вп'ятеро слабша, ніж на Землі, а згідно з теорією відносності, там, де гравітація слабша, час плине швидше. Результати цього дослідження були опубліковані в The Astronomical Journal.
Однак ситуація ускладнюється тим, що ця різниця не є стабільною. Марсіанська доба триває довше земної на 40 хвилин, а рік складає 687 днів. Через витягнуту, ексцентричну орбіту Марса та гравітаційний вплив інших масивних тіл – Сонця, Юпітера, Сатурна, Землі та Місяця – швидкість плину часу постійно змінюється.
Цей добовий зсув може варіюватися в межах 226 мікросекунд протягом марсіанського року. Для порівняння, на Місяці час йде стабільно на 56 мікросекунд швидше, ніж на Землі, оскільки орбіти Землі та Місяця є відносно постійними.
За словами Біджуната Патли, розрахунки виявилися складнішими, ніж очікувалося, адже вченим довелося вирішувати задачу багатьох тіл. Сонце становить понад 99% маси Сонячної системи, але вплив сусідніх планет робить орбіту Марса нестабільною в контексті точного часу.
Для чого це нам потрібно?
Хоча 477 мікросекунд здаються незначною величиною – це приблизно одна тисячна часу, необхідного для кліпання оком, – для сучасних технологій це критично важливо.
Наприклад, мережі 5G вимагають точності до однієї десятої мікросекунди. Розуміння цих часових зсувів необхідне для створення майбутнього "інтернету Сонячної системи" та точної навігації.
Зараз сигнал між планетами йде із затримкою від 4 до 24 хвилин, що нагадує епоху паперових листів. Створення системи синхронізації дозволить налагодити зв'язок майже в реальному часі без втрати даних.
Ніл Ешбі зазначив, що навіть якщо до активної колонізації Марса пройдуть десятиліття, розробка навігаційних систем, аналогічних GPS, має починатися вже зараз. Це дослідження не лише має практичну цінність для NASA, а й поглиблює розуміння фундаментальних законів фізики та теорії відносності.
Як такі зміни часу вплинуть на астронавтів?
Для астронавтів, які ступлять на поверхню Марса, "особливий час" стане не просто фізичним рівнянням, а новою реальністю, що диктуватиме ритм життя, сну та роботи. Хоча людський організм не відчує ті самі 477 мікросекунд прискорення, які вирахували фізики NIST, наслідки цього явища пронизуватимуть увесь їхній побут.
Невидима загроза для техніки
Уявіть, що ваш смартгодинник, навігатор у марсоході та система життєзабезпечення щодня "тікають" уперед від центру управління на Землі. Без постійної корекції, яку розробили вчені, ця мікроскопічна різниця швидко перетвориться на хаос. Марсіанські колоністи житимуть у світі, де їхні прилади постійно потребуватимуть програмної "терапії".
Помилка в частки секунди може означати, що автоматичний вантажний корабель приземлиться не на посадковий майданчик, а за кілометр від бази, або що система буріння почне роботу, коли люди ще перебуватимуть у небезпечній зоні.
Нескінченний "джетлаг"
Більш відчутним для тіла стане інший часовий аспект – марсіанська доба, або "сол", яка триває 24 години 39 хвилин і 35 секунд. Ці "зайві" 40 хвилин щодня зміщуватимуть графік сну. На Землі експерименти з таким режимом показали, що без суворої дисципліни та штучного освітлення циркадні ритми людини швидко збиваються.
Астронавтам доведеться використовувати спеціальні "розумні" лампи, що імітують земний захід сонця, аби обдурити мозок і змусити його спати, коли за вікном бази ще може бути світло, або навпаки.
Ізоляція у часі
Найважчим випробуванням стане комунікаційна прірва. Через те що сигнал йде від 4 до 24 хвилин в один бік, поняття "терміновий виклик" зникне. Астронавти житимуть у режимі повної автономності. Розмова з рідними перетвориться на обмін відеолистами, як в епоху поштових диліжансів.
Це вимагатиме зміни психології: екіпаж не зможе покладатися на миттєву пораду "Г'юстона" у критичній ситуації. Їм доведеться приймати рішення самостійно, знаючи, що Земля дізнається про їхню проблему лише тоді, коли вона вже, ймовірно, буде вирішена – або коли буде запізно.
Таким чином, точний час на Марсі – це питання виживання. Астронавти стануть першими людьми, чий годинник йтиме в розріз із часом усього людства, створюючи нову культуру сприйняття реальності.