Ay’da Saat Kaç? Yeni Bir Ay Saat Dilimini İlerletme

admin
Posted by admin Mart 6, 2023
Ay'da Saat Kaç? Yeni Bir Ay Saat Dilimini İlerletme
Ay'da Saat Kaç? Yeni Bir Ay Saat Dilimini İlerletme
Moon and Earth Imaged by Kaguya

Japonya’nın Kaguya ay yörünge aracı tarafından Kasım 2007’de çekilmiş yüksek çözünürlüklü bir Dünya görüntüsü. Kaynak: JAXA/NHK

Ay’da yeni bir keşif dönemi başlıyor , önümüzdeki on yıl için planlanan düzinelerce Ay göreviyle. Avrupa, burada ön planda yer alıyor, Gateway ay istasyonunun ve insanları doğal uydumuza döndürmek üzere ayarlanmış Orion uzay aracının inşasına katkıda bulunmanın yanı sıra Argonaut olarak bilinen büyük lojistik Ay iniş aracını geliştiriyor. Ay’ın üzerinde ve çevresinde düzinelerce görev yürütüleceğinden ve Dünya’dan bağımsız olarak birbirleriyle iletişim kurmaları ve konumlarını sabitlemeleri gerekeceğinden, bu yeni çağın kendi zamanına ihtiyacı olacaktır.

Buna göre, uzay kuruluşları nasıl yapacaklarını düşünmeye başladılar. Ay’da zaman tutmak. Geçen Kasım ayında ESA’nın Hollanda’daki ESTEC teknoloji merkezinde yapılan bir toplantıyla başlayan tartışma, ay iletişimini ve navigasyon hizmetlerini kapsayan ortak bir ‘LunaNet‘ mimarisini kabul etmeye yönelik daha büyük bir çabanın parçasıdır.

{9 }Moon Surface Scenario

Sanatçının bir Ay keşfi senaryosu izlenimi. Kredi: ESA–ATG

Ay’da ortak keşif için mimari

“LunaNet, gelecekteki Ay görevlerinin birlikte çalışmasına olanak tanıyan, karşılıklı olarak üzerinde anlaşmaya varılan standartlar, protokoller ve arayüz gereksinimlerinden oluşan bir çerçevedir. ESA’nın LunaNet’e yaptığı katkıları koordine eden ESA’nın Ay Işığı Navigasyon Müdürü Javier Ventura-Traveset, “GPS ve Galileo’nun ortak kullanımı için Dünya’da yaptığımıza kavramsal olarak benzer,” diye açıklıyor. “Şimdi, Ay bağlamında, birlikte çalışabilirlik yaklaşımımız üzerinde en başından, sistemler fiilen uygulanmadan önce anlaşma fırsatına sahibiz.”

ESA navigasyon sistemi mühendisi Pietro Giordano, zamanlama çok önemli bir unsurdur, diye ekliyor. : “ESTEC’teki bu toplantıda, uluslararası kabul görmüş ve tüm ay sistemlerinin ve kullanıcılarının başvurabileceği ortak bir ay referans zamanı tanımlamanın önemi ve aciliyeti üzerinde anlaştık. Bunu başarmak için şimdi ortak bir uluslararası çaba başlatılıyor.”

European Service Module Flies by Moon

Artemis I görevinin 20. gününde Orion, Ay’a yaptığı uçuş sırasında Ay’ı yakalar. Görüntü, 5 Aralık 2022’de Avrupa Hizmet Modülü güneş dizisi kanatlarına monte edilmiş bir kamera tarafından çekilmiştir. Kaynak: NASA

Şimdiye kadar, Ay’a yapılan her yeni görev kendi başına gerçekleştiriliyordu. İki yönlü iletişimi kolaylaştırırken aynı zamanda yerleşik kronometreleri karasal zamanla senkronize tutmak için kullanılan derin uzay antenleri ile Dünya’dan ihraç edilen zaman ölçeği. Ancak bu çalışma şekli, yaklaşan ay ortamında sürdürülebilir olmayacaktır.

Tamamlandığında, Ağ Geçidi istasyonu astronotların konaklamasına açık olacak, düzenli NASA Artemis fırlatmalarıyla ikmal yapılacak ve ay yüzeyine insan dönüşüne doğru ilerleyecektir. , ayın güney kutbu yakınında mürettebatlı bir üs ile sonuçlanıyor. Bu arada, çok sayıda mürettebatsız görev de yürürlükte olacak – her Artemis görevi tek başına çok sayıda Ay CubeSats yayınlayacak – ve ESA, Argonaut European Large Logistics Lander’ı bırakacak.

Gateway Over Moon

Sanatçının Artemis programının bir parçası olarak Ay’ımızı keşfeden astronotlar için bir yaşam alanı, yakıt ikmali ve araştırma merkezi olan Lunar Gateway. Kredi: NASA/Alberto Bertolin

Bu görevler aynı anda yalnızca Ay’ın üzerinde veya çevresinde olmayacak, aynı zamanda sıklıkla etkileşim halinde olacaklar – potansiyel olarak birbirleri için iletişim aktaracak, ortak gözlemler gerçekleştirecekler veya buluşma operasyonları gerçekleştirme.

Ay ışığı uyduları yolda

“Geleceğin Ay keşfine bakan ESA, Moonlight programı aracılığıyla bir ay iletişimi ve navigasyon hizmeti geliştiriyor” diye açıklıyor Wael. -El Daly, Moonlight için sistem mühendisi.Ancak aynı zamanda, görevleri birbirine bağlamak ve konum düzeltmelerini kolaylaştırmak için Moonlight’ın paylaşılan ortak bir zaman ölçeğine ihtiyacı olacak.”

Moonlight Navigation for the Moon Infographic

ESA’nın Moonlight girişimi, satnav kapsamını ve Ay’a iletişim bağlantılarını genişletmeyi içeriyor. İlk aşama, Ay’ın etrafındaki mevcut uydu navigasyon sinyallerinin kullanımının gösterilmesini içerir. Bu, 2024 yılında Lunar Pathfinder uydusu ile başarılacak. Asıl zorluk, tümü gökyüzünün aynı kısmından gelen satnav sinyallerinin sınırlı geometrisinin ve düşük sinyal gücünün üstesinden gelmek olacak. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, Ay Işığı sisteminin çekirdeği olan ikinci aşama, ek menzil kaynakları ve genişletilmiş kapsama alanı sağlayan özel Ay seyrüsefer uyduları ve ay yüzeyi işaretlerini görecek. Kredi: ESA-K Oldenburg

Ve Moonlight, NASA tarafından desteklenen eşdeğer bir hizmet olan Lunar Communications Relay ve Navigation System tarafından ay yörüngesinde birleştirilecek. Birlikte çalışabilirliği en üst düzeye çıkarmak için bu iki sistem, destekleyecekleri diğer birçok mürettebatlı ve mürettebatsız görevle birlikte aynı zaman ölçeğini kullanmalıdır.

Pozisyonu sabitlemek için zamanı sabitleme

Jörg Hahn, ESA’nın baş Galileo mühendisi ve ayrıca ay zamanı yönleriyle ilgili tavsiyelerde bulunan kişi şu yorumu yapar: “Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri için burada Dünya’da zaman ve jeodezik referans çerçevelerinin birlikte çalışabilirliği başarıyla sağlandı; günümüzün tüm akıllı telefonları, bir metre hatta desimetre seviyesine kadar kullanıcı konumunu hesaplamak için mevcut GNSS’den yararlanabilmektedir.

Orion Far Side of Moon

Ay’ın uzak yüzünün uçuş gününde çekilmiş resmi Orion uzay aracı optik navigasyon kamerasından Artemis I görevinden altı tanesi. Kredi: NASA

“Bu başarının deneyimi, Ay’da istikrarlı zaman işleyişinin kendine özgü zorlukları ortaya çıkarsa da, gelecekteki teknik uzun vadeli Ay sistemleri için yeniden kullanılabilir. Ay’ın özgül yerçekimi ve hız etkileri nedeniyle orada zamanın farklı bir hızda geçtiği gerçeğini hesaba katarak.”

Küresel saati ayarlamak

Doğru navigasyon, titiz zaman işleyişi gerektirir. Bunun nedeni, bir satnav alıcısının konumunu, birden çok uydu sinyalinin kendisine ulaşması için geçen süreyi mesafe ölçülerine dönüştürerek (zamanı ışık hızıyla çarparak) belirlemesidir.

How Satnav Works

Satnav alıcınızın ihtiyaçları gökyüzünde en az dört uydu, yerleşik saatleri senkronize ve küresel yer segmentleri tarafından izlenen yörünge konumları. Her biri kesin bir zaman damgası içeren her uydudan sinyal alır.
Alıcı, her bir sinyalin alıcınıza ulaşması için geçen süreyi hesaplayarak konumunuzun üç boyutlu bir resmini oluşturur – boylam, enlem ve yükseklik – uydulara göre. Gelecekteki alıcılar, ABD ve Rusya navigasyon uydularına ek olarak Galileo uydularını takip edebilecek ve Dünya üzerinde ve hatta dışında neredeyse her yerde metre ölçeğinde konumlandırma doğruluğu sağlayacak: Satnav, uydular tarafından da yoğun bir şekilde kullanılmaktadır.
Kredi: ESA

{ 5}

Avrupa’nın Galileo’su veya Amerika Birleşik Devletleri’nin GPS’i gibi tüm karasal uydu navigasyon sistemleri, kendi farklı zamanlama sistemlerinde çalışır, ancak bunlar, saniyenin birkaç milyarda birine kadar birbirlerine göre sabit sapmalara sahiptir ve ayrıca UTC Evrensel Eşgüdümlü Saat küresel standardına göre.

Greenwich Ortalama Saati’nin yerini alan UTC, tüm günlük hayatımızın bir parçasıdır: İnternet, bankacılık ve havacılık standartlarının yanı sıra kesin bilimsel çalışmalar için kullanılan zamanlamadır. Paris merkezli Bureau International de Poids et Mesures (BIPM) tarafından sürdürülen deneyler.

Galileo for Timing

Galileo, Avrupa’nın standardı olan Galileo System Time (GST) adlı dünya çapındaki bir zaman referansına dayanmaktadır. UT’ye yakın tutulan uydu navigasyon sistemi Saniyenin 28 milyarda biri doğrulukla C.Kredi: ESA

BIPM, ESA’nın Noordwijk, Hollanda’daki ESTEC teknik merkezi ve Darmstadt’taki ESOC görev kontrol merkezi dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki kurumlar tarafından tutulan atomik saat koleksiyonlarından alınan girdilere dayalı olarak UTC’yi hesaplar. , Almanya.

Ay kronolojisini tasarlama

Tartışılan güncel konular arasında, ay saatini ayarlamaktan ve sürdürmekten benzer şekilde tek bir kuruluşun sorumlu olup olmayacağı da var. Ayrıca, ay saatinin Ay’da bağımsız olarak mı ayarlanması yoksa Dünya ile senkronize mi tutulması gerektiği.

South Pole of Moon Annotated

Ay’ımızın güney kutbunun, büyük kraterlerin konumlarını gösteren bir mozaiği; NASA’nın Lunar Reconnaissance Orbiter tarafından çekilen görüntüler. Kredi: NASA/GSFC/Arizona Eyalet Üniversitesi

Konu üzerinde çalışan uluslararası ekip önemli teknik sorunlarla karşılaşacak. Örneğin, Ay’daki saatler karasal eşdeğerlerinden daha hızlı çalışır – günde yaklaşık 56 mikrosaniye veya saniyenin milyonda biri kazanır. Kesin hızları Ay’daki konumlarına bağlıdır ve ay yüzeyinde yörüngeden farklı şekilde çalışırlar.

“Tabii ki, kararlaştırılan zaman sisteminin astronotlar için de pratik olması gerekecek,” diye açıklıyor Bernhard Hufenbach. ESA’nın İnsan ve Robotik Keşif Müdürlüğü’nden Ayışığı Yönetim Ekibi üyesi. “Bu, ekvatoral bölgede her günün 29,5 gün olduğu, iki hafta süren dondurucu ay geceleri de dahil olmak üzere, tüm Dünya’nın karanlık gökyüzünde sadece küçük bir mavi daire olduğu bir gezegen yüzeyinde oldukça zor olacak. Ancak Ay için bir çalışma süresi sistemi oluşturduktan sonra, aynı şeyi gezegendeki diğer yerler için de yapabiliriz.”

Son olarak, düzgün bir şekilde birlikte çalışabilmek için, Uluslararası toplum, Dünya’da Uluslararası Karasal Referans Çerçevesinin oynadığı role benzer şekilde, gezegenimizdeki noktalar arasındaki kesin mesafelerin tutarlı bir şekilde ölçülmesini sağlayan ortak bir “selenosentrik referans çerçevesi” üzerinde anlaşmak zorunda kalacak. Uygun şekilde özelleştirilmiş referans çerçeveleri, günümüzün GNSS sistemlerinin temel bileşenleridir.

“Keşif, insanlık tarihi boyunca, gelişmiş zaman tutma ve jeodezik referans modellerinin temel itici gücü olmuştur” diye ekliyor Javier. “Uluslararası kabul görmüş bir zaman ölçeği ve ortak bir selenosentrik referans belirlemeye çalışan Ay için bunu yapmak kesinlikle heyecan verici bir zaman. cislunar uzayda araştırma fırsatları ve uygulamaları.”

.