月球基地建设中的相对论挑战：如何在月球上保持准确时间

时间的谜题：随着人类计划在月球表面建立真正的基地，一个关键问题浮现：我们如何在月球上保持准确的时间？这个问题的答案比想象中要复杂，部分原因是爱因斯坦的相对论。

今年4月，美国政府向科学家们提出了挑战，要求他们开发一个月球时间标准，以支持未来的月球基地和增加地球与月球之间的交流。你可能会认为在月球上放置一些原子钟就能解决问题，但实际上并非如此简单。

问题的根源在于，时间在不同的环境中流动速度不同，这取决于环境的引力和相对于观察者的移动速度，正如爱因斯坦所提出的理论。

科学家们在1969年的阿波罗11号任务中已经体验到了这种现象。当巴兹·奥尔德林返回地球时，据报道，他的个人欧米茄超霸专业计时表——NASA认证的载人航天飞行专用计时表——出现了轻微的不同步。

现在，根据Eos的报道，美国国家标准技术研究院的研究人员进行了一些计算，发现月球上的时钟运行速度略快。根据他们在《天文杂志》上发表的结果，月球的运动使其时钟相对于地球的时钟变慢，但其较低的重力又使它们加速，导致每天净漂移56微秒。这个数字比之前的分析有所改进。

虽然对于日常生活来说，56微秒的延迟可能微不足道，但在人类对月球探索的加速下，考虑到这一点对于空间导航和通信所需的精确度至关重要。如果忽视这一点，可能会导致每天高达17公里的导航误差，远远超过了阿尔忒弥斯任务的10米要求。

解决方案是建立一个月球计时系统，这个系统需要仔细考虑所有相对论效应，比如月球的自转、轨道运动、来自两个天体的引力，以及由太阳和其他行星潮汐影响引起的波动。

专家们认识到，在实际需要之前建立一个计时标准的重要性，以支持未来几十年人类在月球上的存在。

“国际计时专家社区通过发表所有这些工作为我们提供了巨大的服务。现在我们有东西可以带给整个国际计时专家社区，并说，‘这是我们可以为月球标准化的模型吗？’”NASA戈达德航天飞行中心的工程师谢丽尔·格兰林对Eos说。

阿尔忒弥斯二号任务计划在明年的某个时候发射，它将建立在2022年无人驾驶的阿尔忒弥斯一号任务的成功之上。它将是猎户座飞船和太空发射系统（SLS）火箭绕月球飞行的首次载人飞行。