是时候给月亮定一套自己的“时间”了人类正准备重返月球。这一次,我们不只是去插个旗

夜安赏世界 2025-11-14 11:13:46

是时候给月亮定一套自己的“时间”了人类正准备重返月球。这一次,我们不只是去插个旗、留个脚印,而是打算“安营扎寨”,建立长期的科研基地。美国、中国和欧洲都在紧锣密鼓地筹备各自的登月计划。但在月球上“定居”,首先要解决一个最基本的问题:导航。你可能觉得这很简单,把地球上的GPS或者北斗系统搬过去不就行了?答案是:不行。如果宇航员在月面打开导航,它会立刻失灵,甚至可能把月球车导航到陨石坑里去。这倒不是因为月球没有信号,而是因为一个更根本、甚至有点违背直觉的原因:月球上的时间,和地球上的时间,流逝得不一样快。这不是什么哲学比喻,而是爱因斯坦的广义相对论所描述的物理现实。广义相对论告诉我们,时间并不是一个恒定不变的“节拍器”。引力会扭曲时空,引力越强的地方,时间就流逝得越慢。地球是一个大质量的天体,它的引力比月球强得多。这就导致,身处地球强引力“深井”中的我们,时间流逝得要比在月球上“慢”一点点。反过来说,月球上的时钟,会比地球上的时钟走得更快。到底快多少呢?科学家算过了,在月球表面,一个时钟每天会比地球上的时钟快大约 56微秒 (1微秒等于百万分之一秒)。56微秒,听起来微不足道。但对于需要“定位、导航和授时” (PNT)服务的现代导航系统来说,这就是个灾难。我们日常用的GPS,其精度依赖于纳秒(十亿分之一秒)级别的时间同步。光速是恒定的,导航卫星通过发送信号,地面接收器计算信号传递的微小时间差,来反推自己的位置。如果时间基准都错了,那位置自然就全错了。每天56微秒的误差,足以让月球上的导航系统在短短一天内积累数公里的定位偏差。这对于在复杂月面环境下精确操作的机器人、宇航员和着陆器来说,是绝对无法接受的。所以,我们不能再依赖地球时间了。月球,必须有自己独立的时间标准。~~~~国际天文学联合会(IAU)已经提出了一个新概念,叫作 “月球坐标时”(TCL)。但光有名字还不行,工程师必须想出怎么在月球上实现这套系统。这比在地球上要麻烦得多。在地球上,我们有一套“地球时间”(TT),它巧妙地用“海平面”作为基准,校准了地球引力带来的时间偏移。可月球上没有“海”,更没有“海平面”。月球表面是连绵起伏的陨石坑和高地,在坑底和山顶,由于微小的引力差异,时间的流速还是会不一样。我们没法像在地球上那样,找一个统一的“标杆”。那怎么办?科学家讨论了几种方案,最终一个简单、务实,甚至有点“简单粗暴”的方案胜出了。这个方案叫 “驾驭”(Steering)。它的核心思想是:别管月球表面多复杂,也别管每个地方的时间到底差了多少。我们干脆在月球轨道上放一个“主时钟”,以它的时间为绝对权威。然后,月球上所有的地面设备,无论是在月球基地里的,还是在月球车上的,都内置一个接收器。这个“主时钟”会定期广播“现在是X点X分X秒”,所有设备一听到,就立刻强制把自己的时间“校准”到这个数值上。这就像一个严厉的教官在阅兵式上喊口令:“向我看齐!”管你之前是快了还是慢了,这一刻,所有人必须立刻对齐。这个方案的好处是显而易见的。它不需要去测量每个地点的精确海拔和引力差,技术上简单可靠。事实上,地球上的很多时钟系统也一直在用类似的方法进行“校准”,我们对此经验丰富。~~~~现在,建立月球时间的技术路线似乎已经清晰了。但一个更棘手的问题浮出水面:这套时间标准,听谁的?当美国、中国、欧洲的登月计划都在推进时,如果大家各自为政,你用你的一套时间,我用我的一套时间,那未来的月球基地、空间站和导航网络该如何互联互通?月球上的时间流逝得更快。而我们人类,可能需要用更快的速度,在技术之外,先找到那个能让所有人“对表”的共识。~~~~~~信源:Pascale Defraigne et al, Lunar Time, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2511.02709

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