Важливо для навігації та зв’язку в космосі: вчені вперше вирахували точний час на Марсі

03 грудня 2025 р. 16:49

03 грудня 2025 р. 16:49

Фізики Національного інституту стандартів і технологій США (National Institute of Standards and Technology, NIST) вперше розрахували, як саме плине час на Марсі порівняно із Землею. За їхніми даними , марсіанські годинники цокають у середньому на 477 мікросекунд швидше за добу, хоча ця різниця може суттєво змінюватися. Розрахунок є критично важливим для майбутніх систем космічної навігації та зв’язку між планетами.

Вчені визначили, що різниця у ході марсіанських і земних годинників зумовлена гравітацією та орбітальними особливостями Марса. Через слабше гравітаційне поле, яке приблизно в п’ять разів менше за земне, час на планеті минає дещо швидше. Ексцентрична орбіта Марса та вплив Сонця, Землі й Місяця можуть коливати цю різницю до 226 мікросекунд на добу протягом марсіанського року.

Дослідження, опубліковане в The Astronomical Journal, є продовженням попередньої роботи NIST із розробки системи точного відліку часу для Місяця. Як пояснив фізик Біджунат Патла, такі розрахунки є необхідними для майбутніх місій NASA на Марс та побудови міжпланетної мережі навігації.

“Якраз настав час для Місяця та Марса. Це найближче, як ми підійшли до реалізації науково-фантастичного бачення розширення по всій Сонячній системі”, – зазначив Патла.

Марс має довший день та рік, ніж Земля. Доба планети, або повний оберт навколо своєї осі, на 40 хвилин довша за земну, і їй потрібно 687 днів, щоб зробити повний оберт навколо Сонця, але це не відповідає на питання про точне співвідношення секунд між двома планетами. Якщо взяти на Марс атомний годинник, він працюватиме так само, але порівняння з земними годинниками покаже зміщення. Тож фізики NIST мали визначити еквівалент марсіанського “часового поясу” з урахуванням фізичних умов планети.

В основі розрахунків лежить загальна теорія відносності Ейнштейна, яка передбачає різну швидкість плину часу у різних гравітаційних полях. Годинники йдуть повільніше там, де гравітація сильніша, і швидше там, де вона слабша. Додатково потрібно враховувати швидкість руху планети по орбіті та складну взаємодію між Сонцем, Землею, Місяцем і Марсом.

“Задача трьох тіл надзвичайно складна. Тепер ми маємо справу з чотирма”, – заявив Патла, підкресливши складність розрахунків.

Фізики Біджунат Патла та Ніл Ешбі застосували дані, отримані під час численних марсіанських місій, і врахували всі фактори, що змінюють хід часу. Так вони отримали значення 477 мікросекунд на добу як середню різницю між земним і марсіанським часом. Це мізерна величина, але критична для побудови точних мереж зв’язку, які потребують синхронізації до десятої мікросекунди.

Нині затримка сигналу між Землею та Марсом становить від чотирьох до 24 хвилин, що Патла порівнює з епохою, коли люди доставляли рукописні листи на корабель, а потім чекали тижнями або місяцями, поки інший корабель доставить відповідь. На його думку, синхронізація часу між планетами стане фундаментом для майбутнього “інтернету Сонячної системи”.

“Якщо ви отримаєте синхронізацію, це буде майже як спілкування в режимі реального часу”, – пояснив фізик.

Водночас його колега Ніл Ешбі наголошує, що практичне застосування таких систем ще не скоро стане реальністю. Він зазначив: “Можливо, пройдуть десятиліття, перш ніж поверхня Марса буде покрита слідами мандрівних марсоходів, але зараз корисно вивчати питання, пов’язані зі створенням навігаційних систем на інших планетах і супутниках”.

Патла підкреслює, що ці результати важливі не лише для інженерії, а й для фундаментальної фізики. За його словами, такі знання допомагають краще зрозуміти загальну та спеціальну теорії відносності та вплив гравітації на плин часу.

“Добре вперше дізнатися, що відбувається на Марсі з погляду часу. Ніхто раніше цього не знав”, – підсумував Патла.

Раніше марсохід NASA Perseverance виявив у кратері Єзеро фрагменти каолініту – білої глини, багатої на алюміній. Міжнародна група науковців дійшла висновку, що ці породи могли утворитися лише за умов тривалого дощового та вологого клімату .

Політика