La lune a-t-elle besoin de son propre fuseau horaire ? Nous devrons peut-être décider bientôt
Avec la prochaine ère d’exploration lunaire à l’horizon, les scientifiques ont commencé à réfléchir à la manière dont le temps devrait être maintenu sur la lune et à la manière dont les missions lunaires fixeront leurs propres positions indépendamment de la Terre.
Cette réflexion a abouti à l’accord, lors d’une réunion des agences spatiales en novembre 2022, qu’un temps de référence commun internationalement accepté pour la lune c’est essentiel. Un effort international conjoint est actuellement lancé pour tenter d’y parvenir.
À ce jour, chaque mission de nouvelle lune a fonctionné sur sa propre échelle de temps, qui est liée au temps ici sur Terre. Cette stratégie nécessite des antennes spatiales utilisées pour la communication bidirectionnelle avec le contrôle de mission afin de maintenir également les chronomètres embarqués synchronisés avec l’heure terrestre. Cependant, cette façon de garder l’heure sur la lune ne sera pas réalisable sur certains futurs engins spatiaux, tels que l’orbite lunaire de la NASA. Station spatiale passerellequi devra se coordonner avec une foule d’autres missions lunaires et spatiales.
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Une fois que les astronautes resteront à Gateway, la station spatiale sera réapprovisionnée via la NASA régulière Artémis lance. Cette activité débouchera sur la mise en place d’un base avec équipage près du pôle sud lunairesi tout se passe comme prévu.
Mais même avant ces missions avec équipage, de nombreuses missions sans équipage – y compris une multitude de cubesats lancés par chaque mission Artemis et le Agence spatiale européenne‘s (ESA) Argonaut European Large Logistics Lander — sera en place autour de la lune.
Ces missions devront interagir et communiquer entre elles pour effectuer des observations conjointes, voire se rencontrer.
Ces communications seront facilitées par le service de communication et de navigation lunaire Moonlight de l’ESA et un service équivalent de la NASA, le Lunar Communications Relay and Navigation System, reliant les missions entre elles et avec la Terre. Pour interagir et maximiser l’interopérabilité, ces systèmes devront utiliser la même échelle de temps que les missions avec et sans équipage qu’ils soutiennent, selon les experts.
« Cela permettra aux missions de maintenir des liens vers et depuis la Terre, et de les guider sur leur chemin autour de la lune et à la surface, leur permettant de se concentrer sur leurs tâches principales », a déclaré l’ingénieur système Moonlight Wael-El Daly. dit dans un communiqué de l’ESA (s’ouvre dans un nouvel onglet). « Mais aussi, Moonlight aura besoin d’un calendrier commun partagé afin de relier les missions et de faciliter les corrections de position. »
Guidé par le système de navigation global de la Terre
Un système similaire reliant le temps aux emplacements dans un cadre de référence géodésique a déjà été réalisé ici sur Terre; il constitue la base de nos systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS). Le système est utilisé par un éventail de technologies, dont les smartphones, pour calculer la position de son utilisateur au mètre près, voire au dixième de mètre.
« L’expérience de ce succès peut être réutilisée pour les systèmes lunaires techniques à long terme, même si le chronométrage stable sur la lune posera ses propres défis uniques – comme la prise en compte du fait que le temps passe à un rythme différent là-bas. en raison de la gravité spécifique de la lune et les effets de vitesse », a déclaré Jörg Hahn, ingénieur en chef de Galileo à l’ESA, dans le même communiqué.
Une navigation précise nécessite un chronométrage extrêmement rigoureux. Par exemple, les systèmes terrestres de navigation par satellite, comme Galileo en Europe et GPS aux États-Unis, ont leurs propres systèmes de chronométrage distincts. Mais ces systèmes possèdent des décalages fixes les uns par rapport aux autres jusqu’à quelques milliardièmes de seconde et sont également fixés à la norme mondiale de temps universel coordonné (UTC), qui est maintenue par le Bureau international de poids et mesures (BIPM) basé à Paris. . L’UTC est également utilisé par Internet et l’aviation, ainsi que par des expériences scientifiques qui nécessitent des mesures de temps très précises.
Ce qui est actuellement incertain, c’est si une agence sera uniquement responsable de la maintenance du nouveau système de chronologie lunaire proposé, comme le fait le BIPM pour l’UTC. Un autre élément indécis est de savoir si « l’heure lunaire » sera indépendante ou sera synchronisée avec l’heure sur Terre.
Résoudre de telles questions nécessite de surmonter plusieurs obstacles techniques, comme le fait que les horloges tournent plus lentement sur la Lune que sur Terre. Bien que les horloges lunaires ne gagnent que 56 millionièmes de seconde chaque jour terrestre, cette différence finirait par entraîner des problèmes de précision des mesures. De plus, les horloges feraient également tic-tac à des rythmes différents sur la surface lunaire par rapport à leur rythme en orbite.
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« Bien sûr, le système de temps convenu devra également être pratique pour les astronautes », a déclaré Bernhard Hufenbach, membre de l’équipe de gestion de Moonlight, dans le communiqué. « Ce sera tout un défi sur une surface planétaire où, dans la région équatoriale, chaque jour dure 29,5 jours, y compris des nuits lunaires glaciales de quinze jours, avec la Terre entière juste un petit cercle bleu dans le ciel sombre. Mais après avoir établi un système de temps de travail pour la lune, nous pouvons continuer à faire de même pour d’autres destinations planétaires. »
De plus, le GNSS terrestre dépend également du cadre de référence terrestre international (ITRS), un système de coordonnées tridimensionnelles pour la Terre établi en 1991. Cela permet une mesure cohérente des distances précises entre les points de notre planète. La navigation sur la Lune nécessitera un cadre de référence de coordonnées similaire, internationalement accepté et centré sur la Lune – ou « sélénocentrique ».
« Tout au long de l’histoire de l’humanité, l’exploration a en fait été un moteur clé de l’amélioration des modèles de chronométrage et de référence géodésique », a déclaré Javier Ventura-Traveset, responsable de la navigation au clair de lune de l’ESA.
« C’est certainement un moment passionnant pour le faire maintenant pour la lune, en travaillant à la définition d’une échelle de temps internationalement convenue et d’une référence sélénocentrique commune, qui assurera non seulement l’interopérabilité entre les différents systèmes de navigation lunaire, mais qui favorisera également un grand nombre de recherches. opportunités et applications dans espace cislunaire« , a ajouté Ventura-Traveset.
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