なぜ火星で時間を測定する必要があるのでしょうか?

火星の時間は地球よりも1日あたり477マイクロ秒遅い。写真： Shutterstock

NASAのエンジニアたちは火星での時間の計測に苦戦している。たった一つの計算ミスがすべてを台無しにしてしまうからだ。7月に研究者のニール・アシュビー氏とビジュナス・パトラ氏が発表した計算によると、火星の時計は地球よりも1日あたり477マイクロ秒進んでいるという。

この速度は、火星が太陽の周りを公転する位置に応じて、1日に226マイクロ秒ずつ変化します。これは大したことではないように思えるかもしれませんが、天文学者が宇宙船を着陸させたり、火星に既に存在する探査機と信号を同期させたりする際には重要です。

光速では、わずか56マイクロ秒の遅延はフットボール場約184個分に相当し、着陸地点を完全に逃してしまうことになります。この課題は、惑星の制限に加えて、地球、月、火星の時刻同期を同時に管理しなければならないNASAのアルテミス計画にも影響を与えています。

研究によると、火星の時計は月よりも1日あたり421.5マイクロ秒速く進んでいることが分かっています。3つの異なる惑星における時間の速度を正確に測定することは大きな課題です。

アインシュタインの相対性理論によれば、質量を持つ物体は時空を歪ませ、時計の速度は重力と運動に応じて変化する。問題は、現在の計算モデルがあまりにも単純すぎることだ。

これまでの計算のほとんどは、地球と月、あるいは火星のような二つの天体のみを対象とする惑星軌道に基づいていました。しかし、太陽の重力は「太陽潮汐」と呼ばれる擾乱も生み出し、惑星や衛星の時空における動きに影響を与え、従来のモデルの結果を変化させます。

BGRによると、アシュビー氏とパトラ氏による太陽潮汐を考慮した新たな計算は、従来の研究と比べて約100倍の精度向上を示した。この差により、宇宙ミッションの主要システムを構築するのに十分な信頼性を持つモデルが構築された。しかし、研究者たちは、このモデルを地球・火星系に適用した場合の潮汐の影響をまだ完全には考慮していない。

現在、地球を周回するすべてのGPS衛星は、地球の重力から遠いため、携帯電話の時計よりも時計が早く進むという問題に直面しています。補正を行わないと、わずか数時間の運用で誤差が数マイルも増加する可能性があります。

惑星間スケールでも同じことが起こります。太陽の影響を受けた複数の重力場が時間とともに変化し、複雑さが指数関数的に増大します。これは、火星サンプルリターンミッションのようなプロジェクトのナビゲーションおよび通信システムを設計する際にエンジニアが直面する課題です。

ホワイトハウスはNASAに、地球のUTCに類似した、月のための協定月時（CLT）と呼ばれる別の時間基準を設定するよう要請しました。この新たな研究は、火星にも同様の基準を設定するための基礎を築くものです。

今回、NASAは火星に恒久的なインフラ、定期的な補給ミッション、さらには人間の居住地を建設する計画を立てています。これらすべてには、教科書的な単純化されたモデルではなく、物理的な現実を正確に反映した時間システムが必要になります。

モデルはまだ完璧ではないものの、すでに人間が達成した成果をはるかに上回っています。研究者たちは、目標とする精度に近づいているものの、解決すべき問題がまだ一つ残っていると述べています。

出典: https://znews.vn/vi-sao-can-do-thoi-gian-tren-hoa-tinh-post1593473.html