月亮之上的時間

徐銳

人類在探測月球的過程中面臨許多挑戰，其中之一就是月球時間怎么定。

由于月球沒有獨立的時間體系，目前世界各國開展的月球探測任務時間刻度各不相同，但都采用了協調世界時。

協調世界時又稱世界統一時間，是地球時鐘設定的標準。但這種方法相對不精確，且月球探測器間的時間并不同步。該計時方法只在獨立月球任務中有效，如果有多個航天器協同工作，如何統一時間刻度就成了問題。如果將來人類成為月球“居民”，就像在地球上一樣，使用一個通用的月球時間十分必要。

然而，定義月球時間并不簡單。秒的定義在任何地方都是一樣的，但在狹義相對論中，引力場越強，時鐘走得越慢。月球的引力比地球小，那么對地球上的觀測者來說，月球時鐘的運行速度要比地球時鐘快。研究人員估計，月球時鐘每24小時會增加約56微秒。受月球自轉影響，時鐘在月球不同位置會發生微妙的變化。

目前，制定月球時間有兩種方法。

第一種是至少設置3個以月球自然速度運行的主時鐘，通過算法組合生成更精確的月球虛擬時鐘。接著，計量學家需要作出選擇，比如是否要將虛擬月球時鐘與協調世界時關聯起來，使月球時間與協調世界時定期同步。這將有利于月球用戶與地球用戶交互。

第二種方法是建立獨立的月球連續時間，并跟蹤分析其與協調世界時的關系。這樣，即使失去了與地球的聯系，月球上的時鐘仍然會保持一致并繼續運行，這樣可以建立安全的導航和通信通道。此外，建立一個獨立的時間模型也將有助于太空機構瞄準更遠的行星，如火星，因為在那里通過協調世界時進行傳輸遠比月球復雜得多。

選自《中國科學報》