Τι ώρα (θα) είναι στο φεγγάρι;

Ιστορίες Νέα

Μια νέα εποχή σεληνιακής εξερεύνησης ανατέλλει, με δεκάδες αποστολές να έχουν προγραμματιστεί για την επόμενη δεκαετία. Η Ευρώπη βρίσκεται στο προσκήνιο, συμβάλλοντας στην κατασκευή του σεληνιακού σταθμού Gateway και του διαστημικού σκάφους Orion -που πρόκειται να πραγματοποιήσει την επιστροφή του ανθρώπου στον φυσικό μας δορυφόρο- καθώς και στην ανάπτυξη του Argonaut, ενός μεγάλου σεληνιακού σκάφους υλικοτεχνικής υποστήριξης. Με δεκάδες αποστολές να λειτουργούν επάνω και γύρω από το φεγγάρι -που θα πρέπει να επικοινωνούν και να καθορίζουν τις θέσεις τους ανεξάρτητα από τη Γη- αυτή η νέα εποχή θα απαιτήσει τον δικό της χρόνο.

Οι διαστημικοί οργανισμοί έχουν αρχίσει ήδη να εξετάζουν το πώς θα κρατάμε τον χρόνο στο φεγγάρι. Έχοντας ξεκινήσει με μια συνάντηση στο τεχνολογικό κέντρο ESTEC της ESA στην Ολλανδία τον περασμένο Νοέμβριο, η συζήτηση αποτελεί μέρος μιας ευρύτερης προσπάθειας να συμφωνηθεί μια κοινή αρχιτεκτονική (LunaNet) που να καλύπτει υπηρεσίες σεληνιακής επικοινωνίας και πλοήγησης.

Argonaut. Το σεληνιακό σκάφος υλικοτεχνικής υποστήριξης της ESA. Credit: ESA

Αρχιτεκτονική για την από κοινού σεληνιακή εξερεύνηση

«Το LunaNet είναι ένα πλαίσιο αμοιβαία συμφωνημένων προτύπων, πρωτοκόλλων και προδιαγραφών για διεπαφές, που θα επιτρέπουν στις μελλοντικές σεληνιακές αποστολές να συνεργάζονται, κάτι παρόμοιο με αυτά που κάναμε στη Γη για την από κοινού χρήση του GPS και του Galileo», εξηγεί ο Javier Ventura-Traveset, διευθυντής του αντίστοιχου σκέλους του προγράμματος της ESA. «Τώρα, για την Σελήνη, έχουμε την ευκαιρία να συμφωνήσουμε για την προσέγγισή μας όσον αφορά στη διαλειτουργικότητα από την αρχή, προτού εφαρμοστούν πραγματικά τα συστήματα».

Ο χρόνος αποτελεί ένα κρίσιμο στοιχείο, προσθέτει ο μηχανικός συστημάτων πλοήγησης της ESA, Pietro Giordano: «Κατά τη διάρκεια αυτής της συνάντησης στο ESTEC, συμφωνήσαμε σχετικά με τη σημασία και τον επείγοντα χαρακτήρα του καθορισμού ενός κοινού σεληνιακού χρόνου αναφοράς, ο οποίος να είναι διεθνώς αποδεκτός και στον οποίο να μπορούν να βασίζονται όλα τα σεληνιακά συστήματα και οι χρήστες. Έχει ξεκινήσει μία κοινή διεθνής προσπάθεια για να επιτευχθεί αυτό».

Ο σταθμός Gateway σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη. Credit: ESA

Μέχρι σήμερα, κάθε νέα αποστολή στο φεγγάρι εκτελείται με το δικό της χρονικό πλαίσιο, το οποίο εξαρτάται από τη Γη· χρησιμοποιώντας τις κεραίες του “Deep Space Network” ώστε να συγχρονίζονται τα χρονόμετρα του σκάφους με τον επίγειο χρόνο. Ωστόσο, ο τρόπος αυτός δεν θα είναι βιώσιμος στο επερχόμενο σεληνιακό περιβάλλον.

Και αυτό το μελλοντικό περιβάλλον θα εμφανίζει μεγάλη κινητικότητα. Ο διαστημικός σταθμός Gateway θα φιλοξενεί αστροναύτες, οι οποίοι θα τροφοδοτούνται μέσω των τακτικών εκτοξεύσεων του προγράμματος Artemis της NASA. Αποκορύφωμα όλων αυτών θα αποτελέσει η ανθρώπινη επιστροφή στη σεληνιακή επιφάνεια, με την δημιουργία μίας βάσης κοντά στον νότιο πόλο. Παράλληλα, θα υπάρχουν πολλές αποστολές χωρίς πλήρωμα (η κάθε αποστολή Artemis, και μόνο, θα απελευθερώνει αρκετούς σεληνιακούς μικροδορυφόρους (CubeSats)- ενώ το “Argonaut European Large Logistics Lander” της ESA θα βρίσκεται ήδη στην Σελήνη.

Οι αποστολές αυτές δεν θα βρίσκονται -απλά- την ίδια στιγμή επάνω ή γύρω από το φεγγάρι, αλλά συχνά θα αλληλεπιδρούν· αναμεταδίδοντας σήματα επικοινωνίας, εκτελώντας κοινές παρατηρήσεις ή πραγματοποιώντας επιχειρήσεις συνάντησης (ραντεβού).

Τι είναι το πρόγραμμα Moonlight. Credit: ESA

Οι δορυφόροι του “Moonlight” βρίσκονται καθ’ οδόν

«Με το βλέμμα στραμμένο στη σεληνιακή εξερεύνηση του μέλλοντος, η ESA αναπτύσσει μέσω του προγράμματος “Moonlight” μια σεληνιακή υπηρεσία επικοινωνίας και πλοήγησης», εξηγεί ο Wael-El Daly, μηχανικός συστήματος του “Moonlight”. «Αυτό θα επιτρέψει στις αποστολές να διατηρούν συνδέσμους από και προς τη Γη, και θα τις καθοδηγεί στην πορεία τους γύρω και επάνω στο φεγγάρι, επιτρέποντάς τους έτσι να επικεντρώνονται στα βασικά τους καθήκοντα. Το Moonlight, ομως, θα χρειαστεί μία κοινή κλίμακα χρόνου ώστε να μπορεί να συνδέει μεταξύ τους τις διάφορες αποστολές, αλλά και να τους επιτρέπει να προσδιορίζουν την θέση στην οποία βρίσκονται.»

Το Moonlight πρόκειται να συνοδευτεί, στη σεληνιακή τροχιά, από μια αντίστοιχη υπηρεσία της NASA, το σύστημα σεληνιακής πλοήγησης και επικοινωνιών “Lunar Communications Relay and Navigation System”. Για να μεγιστοποιηθεί η διαλειτουργικότητα, τα δύο συστήματα αυτά θα πρέπει να χρησιμοποιούν το ίδιο χρονικό πλαίσιο, παράλληλα με τις πολλές άλλες αποστολές (με πλήρωμα ή χωρίς) που θα υποστηρίζουν.

Moonlight, μια σεληνιακή υπηρεσία επικοινωνίας και πλοήγησης. Credit: ESA

Καθορισμός χρόνου για τον καθορισμό θέσης

«Η διαλειτουργικότητα μεταξύ χρόνου και γεωδαιτικών πλαισίων αναφοράς έχει επιτευχθεί εδώ στη Γη, για τα δορυφορικά συστήματα πλοήγησης· τα σημερινά smartphone είναι σε θέση να κάνουν χρήση του υπάρχοντος GNSS (Global navigation satellite system) ώστε υπολογίσουν μία θέση χρήστη με ακρίβεια μέτρου ή ακόμα και δεκατόμετρου» σχολιάζει ο Jörg Hahn, επικεφαλής μηχανικός του συστήματος δορυφόρων “Galileo” της ESA.

«Η εμπειρία από αυτή την επιτυχία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τα μελλοντικά σεληνιακά συστήματα, αν και η σταθερή χρονομέτρηση στο φεγγάρι πρόκειται να δημιουργήσει τις δικές της μοναδικές προκλήσεις· όπως το να ληφθεί υπόψη ότι ο χρόνος ρέει διαφορετικά εκεί, λόγω της της βαρύτητας και της ταχύτητας της Σελήνης.»

Θέτοντας την παγκόσμια ώρα

Η ακριβής πλοήγηση απαιτεί αυστηρή χρονομέτρηση. Αυτό συμβαίνει επειδή ο δέκτης καθορίζει τη θέση του, μετατρέποντας τους χρόνους (που τα δορυφορικά σήματα χρειάζονται για να φτάσουν σε αυτόν) σε απόσταση· πολλαπλασιάζοντας δηλαδή τον χρόνο με την ταχύτητα του φωτός.

Μπορεί τα διάφορα επίγεια συστήματα δορυφορικής πλοήγησης, όπως το Galileo της Ευρώπης ή το GPS των Ηνωμένων Πολιτειών, να λειτουργούν με τα δικά τους ξεχωριστά συστήματα χρονισμού, οι χρονικές μετατοπίσεις μεταξύ τους, όμως, καθώς και με την παγκόσμια ώρα (Universal Coordinated Time – UTC) παραμένουν σταθερές· μερικά δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

To UTC -o αντικαταστάτης του Greenwich Mean Time (GMT)- αποτελεί μέρος της καθημερινής μας ζωής: είναι ο χρόνος που χρησιμοποιείται για το Ίντερνετ, τις τράπεζες και τις πτήσεις, καθώς και σε ακριβή επιστημονικά πειράματα, και υπολογίζεται από το  Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών (Bureau international des poids et mesures -BIPM) που εδρεύει στο Παρίσι.

Το BIPM υπολογίζει τον χρόνο UTC με δεδομένα από διάφορα ατομικά ρολόγια που βρίσκονται σε ιδρύματα σε όλο τον κόσμο.

Σχεδιάζοντας τον Σεληνιακό χρόνο

Μεταξύ των επίκαιρων υπό συζήτηση θεμάτων, είναι το εάν για τον καθορισμό και τη διατήρηση της σεληνιακής ώρας θα πρέπει, ομοίως, να είναι υπέυθυνος ένας και μόνο οργανισμός. Επίσης, το εάν η σεληνιακή ώρα θα πρέπει να ρυθμίζεται επάνω σε ένα δικό της ανεξάρτητο πλαίσιο ή να διατηρείται συγχρονισμένη με τη Γη.

Η διεθνής ομάδα που εργάζεται επάνω στο θέμα πρόκειται να αντιμετωπίσει κάποια σημαντικά τεχνικά προβλήματα. Για παράδειγμα, τα ρολόγια στο φεγγάρι τρέχουν πιο γρήγορα από τα επίγεια, κερδίζοντας περίπου 56 μικροδευτερόλεπτα (ή εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου) την ημέρα. Επίσης, ο ακριβής ρυθμός τους εξαρτάται από τη θέση τους στο φεγγάρι, εμφανίζοντας διαφορές μεταξύ των ρολογιών επάνω στη σεληνιακή επιφάνεια και των ρολογιών σε τροχιά.

«Το σύστημα χρόνου που θα συμφωνηθεί θα πρέπει επίσης να είναι πρακτικό και για τους αστροναύτες», εξηγεί ο Bernhard Hufenbach, μέλος της ομάδας διαχείρισης του “Moonlight” της ESA. «Αυτό θα αποτελέσει μεγάλη πρόκληση, σε μια πλανητική επιφάνεια όπου στην περιοχή του ισημερινού η κάθε μέρα διαρκεί 29,5 ημέρες, με δεκαπενθήμερες παγωμένες σεληνιακές νύχτες. Καταφέρνοντας, όμως, να δημιουργήσουμε ένα λειτουργικό σύστημα χρόνου για το φεγγάρι, μπορούμε στη συνέχεια να κάνουμε το ίδιο και για άλλους πλανητικούς προορισμούς.»

Τέλος, για να μπορέσουμε να συνεργαζόμαστε σωστά, η διεθνής κοινότητα, θα πρέπει ορίσει ένα κοινό “Σεληνοκεντρικό πλαίσιο αναφοράς”, παρόμοιο με το επίγειο πλαίσιο αναφοράς “International Terrestrial Reference Frame”, το οποίο επιτρέπει τη ακριβή μέτρηση αποστάσεων μεταξύ σημείων σε ολόκληρο τον πλανήτη μας. Τα κατάλληλα προσαρμοσμένα πλαίσια αναφοράς αποτελούν βασικά συστατικά των σημερινών συστημάτων GNSS.

Ο Νότιος Πόλος της Σελήνης. Credit: ESA

«Σε όλη την ανθρώπινη ιστορία, η εξερεύνηση υπήρξε ουσιαστικά ένας βασικός μοχλός για βελτιωμένη χρονομέτρηση και γεωδαιτικά μοντέλα αναφοράς», προσθέτει ο Javier. «Είναι σίγουρα μια συναρπαστική στιγμή· εργαζόμαστε για τον καθορισμό ενός διεθνώς συμφωνημένου χρονικού πλαισίου και ενός κοινού Σεληνοκεντρικού πλαισίου αναφοράς, που όχι μόνο θα διασφαλίσουν τη διαλειτουργικότητα μεταξύ των διαφορετικών συστημάτων σεληνιακής πλοήγησης, αλλά επίσης θα προάγουν σε μεγάλο βαθμό ερευνητικές ευκαιρίες και εφαρμογές στον σεληνιακό χώρο.»

Πηγή: Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος
https://www.esa.int/

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *