معرفة الوقت على القمر

وفقًا لذلك ، بدأت وكالات الفضاء في التفكير في كيفية الحفاظ على الوقت على القمر. تعد المناقشة جزءًا من جهد أكبر للتوصل إلى “اتفاق” مشترك بعد إطلاق اجتماع في مركز ESTEC التقني التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في هولندا في نوفمبر الماضي.لونانيتبنية تشمل خدمات الاتصال والملاحة القمرية.

هندسة معمارية لاستكشاف القمر المشترك

“LunaNet هو إطار عمل من المعايير والبروتوكولات ومتطلبات الواجهة المتفق عليها بشكل متبادل والتي ستسمح للبعثات القمرية المستقبلية بالعمل معًا ، بشكل مشابه من الناحية المفاهيمية لما فعلناه على الأرض من أجل الاستخدام المشترك لنظامي GPS و Galileo ،” يوضح نظام الملاحة في ضوء القمر التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ESA. مدير تنسيق مساهمات ESA في LunaNet. “الآن ، في بيئة القمر ، لدينا الفرصة لاعتماد نهج التشغيل البيني الخاص بنا من البداية ، قبل تنشيط الأنظمة فعليًا.”

يقول Pietro Giordano ، مهندس أنظمة الملاحة في وكالة الفضاء الأوروبية: “خلال هذا الاجتماع في ESTEC ، اتفقنا على أهمية وإلحاح تحديد وقت مرجعي قمري مشترك. وقد تم الآن إطلاق جهد دولي مشترك لتحقيق ذلك.

حتى الآن ، تعمل كل مهمة جديدة إلى القمر وفقًا لمقياسها الزمني المُصدَّر من الأرض ، مع استخدام هوائيات الفضاء السحيق لتسهيل الاتصالات ثنائية الاتجاه بينما تتزامن في نفس الوقت مع الوقت الأرضي. لن تكون طريقة العمل هذه مستدامة في البيئة القمرية القادمة.

عند الانتهاء ، ستكون محطة جيتواي مفتوحة لرواد الفضاء ، وستعيد الإمداد بإطلاقات ناسا المنتظمة لأرتيميس ، لتتوج بعودة رجل إلى سطح القمر والتقدم إلى قاعدة طاقم بالقرب من القطب الجنوبي للقمر. وفي الوقت نفسه ، سيكون هناك أيضًا الكثير من المهمات غير المأهولة – ستطلق كل مهمة من مهام Artemis عدة مكعبات قمرية – وستقوم وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) بإيقاف مركبة الهبوط اللوجستية الكبيرة Argonaut European.

هذه المهمات ليست فقط على القمر أو حوله في نفس الوقت ، ولكنها غالبًا ما تتفاعل – تنقل الاتصالات مع بعضها البعض ، أو تجري عمليات رصد مشتركة أو عمليات التقاء.

أقمار ضوء القمر في الطريق

يوضح وائل الدالي ، مهندس الكمبيوتر في Moonlight ، “تحسباً لاستكشاف القمر في المستقبل ، تعمل وكالة الفضاء الأوروبية على تطوير خدمة اتصالات وملاحة القمر من خلال مشروع ضوء القمر”. إرشادهم في طريقهم حول القمر وعلى السطح ، مما يسمح لهم بالتركيز على مهامهم الأساسية. لكن ضوء القمر يحتاج إلى إطار زمني مشترك مشترك لربط البعثات وتسهيل تصحيحات الوضع “.

وسيتم ربط ضوء القمر بالمدار القمري بواسطة خدمة مكافئة تقدمها وكالة ناسا. ترحيل الاتصالات القمرية ونظام الملاحة. لتعظيم إمكانية التشغيل البيني ، يجب أن يستخدم هذان النظامان نفس النطاق الزمني ، جنبًا إلى جنب مع العديد من المهام الجماعية وغير الجماعية التي يدعمونها.

تحديد الوقت لإصلاح الحالة

يورغ هان ، كبير مهندسي جاليليو في وكالة الفضاء الأوروبية ومستشارها بشأن ميزات الوقت القمري: “تم تحقيق قابلية التشغيل البيني لوقت الأرض والأطر المرجعية الجيوديسية لأنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية ؛ جميع الهواتف الذكية اليوم قادرة على الاستفادة من GNSS الحالي. يمكن لموقف المستخدم تحسب على مقياس متر أو ديسيمتر.

“يمكن إعادة تطبيق تجربة هذا النجاح على الأنظمة القمرية التقنية طويلة الأمد ، على الرغم من أن عرض الوقت المستمر على القمر يثير تحديات فريدة خاصة به – مثل مراعاة حقيقة أن الوقت يمر بمعدل مختلف بسبب الجاذبية النوعية و آثار سرعة القمر هناك.

تحديد التوقيت العالمي

يتطلب التنقل الدقيق توقيتًا صارمًا. ذلك لأن جهاز استقبال satnav يحدد موقعه عن طريق تحويل الأوقات التي يستغرقها العديد من إشارات الأقمار الصناعية للوصول إليها إلى قياسات المسافة – بضرب الوقت في سرعة الضوء.

تعمل جميع أنظمة الأقمار الصناعية للملاحة الأرضية ، مثل نظام جاليليو الأوروبي أو نظام تحديد المواقع العالمي في أمريكا ، على أنظمة زمنية فريدة خاصة بها ، ولكن هذه الأنظمة لها إزاحات ثابتة بالنسبة لبعضها البعض حتى بضعة أجزاء من المليار من الثانية والتوقيت العالمي المنسق UTC هو المعيار العالمي.

بدلاً من توقيت غرينتش ، يعد التوقيت العالمي المنسق (UTC) جزءًا من حياتنا اليومية: إنه الوقت الذي تستخدمه الإنترنت والمعايير المصرفية والطيران والتجارب العلمية الدقيقة ، ويحتفظ به المكتب الدولي لبوايد وميسوريس ومقره باريس.BPM)

يحسب BIPM التوقيت العالمي المنسق بناءً على المدخلات من مجموعات الساعات الذرية التي تحتفظ بها المنظمات في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك مركز ESTEC التقني التابع لوكالة ESA في نوردفيك ، هولندا ، ومركز ESOC للتحكم في المهام ، دارمشتات ، ألمانيا.

تصميم التسلسل الزمني القمري

من بين الموضوعات الحالية قيد المناقشة ما إذا كان ينبغي أن يكون هناك هيئة واحدة مسؤولة عن تحديد الوقت القمري والحفاظ عليه. أيضًا ، هل يجب ضبط الوقت القمري على أساس مستقل على القمر أم متزامنًا مع الأرض؟

سيواجه فريق دولي يعمل في هذا الموضوع صعوبات فنية كبيرة. على سبيل المثال ، تعمل الساعات على القمر أسرع من نظيراتها الأرضية – تكتسب حوالي 56 ميكروثانية في اليوم ، أو جزء من المليون من الثانية. تعتمد نسبتها الدقيقة على موقعها على القمر ، وتختلف من المدار إلى سطح القمر.

“بالطبع ، يجب أن يكون نظام الوقت المتفق عليه عمليًا أيضًا لرواد الفضاء ،” يوضح بيرنهارد هوفينباخ ، عضو مجموعة إدارة ضوء القمر التابعة لمديرية استكشاف الإنسان والروبوتات التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. “سيكون هذا أمرًا صعبًا للغاية على سطح الكوكب. عند خط الاستواء ، يبلغ طول كل يوم 29.5 يومًا ، بما في ذلك خمسة عشر يومًا من الليالي القمرية ، ودائرة زرقاء صغيرة في السماء المظلمة عبر الأرض. ولكن بعد إنشاء نظام زمني للعمل القمر ، يجب أن نكون قادرين على فعل الشيء نفسه لمواقع الكواكب الأخرى.

أخيرًا ، للعمل معًا بشكل صحيح ، يجب على المجتمع الدولي أيضًا أن يستقر على “إطار مرجعي مركزي مركزي” مشترك ، على غرار الدور الذي يلعبه على الأرض الإطار المرجعي الطبوغرافي الدولي ، والذي يسمح لنا بقياس المسافات الدقيقة باستمرار بين النقاط عبر موقعنا. كوكب. . تعد الأطر المرجعية المناسبة والمخصصة مكونات أساسية لأنظمة GNSS اليوم.

يقول Javier: “على مدار تاريخ البشرية ، كان الاستكشاف حقًا محركًا رئيسيًا لنماذج متطورة لضبط الوقت والمرجعية الجغرافية”. “إنه بالتأكيد وقت مثير بالنسبة للقمر للقيام بذلك الآن في تحديد مصطلح متفق عليه دوليًا ومرجع مركزية مشتركة ، والذي لن يضمن فقط إمكانية التشغيل البيني بين أنظمة الملاحة القمرية المختلفة ، ولكنه سيعزز عددًا كبيرًا من فرص البحث والتطبيقات في الفضاء القمري “.