想在月球定居，必须解决这个问题

文 ｜ 徐锐

(相关资料图)

未来10年，月球探测复兴，各国在探测月球的同时，计划在月球上建立永久基地，但这将面临许多挑战，其中之一就是月球时间怎么定。

NASA月球勘测轨道飞行器拍摄到的满月。图片来源：NASA Goddard

月球没有独立的时间体系，目前开展的月球探测任务时间刻度各不相同，但都采用了协调世界时。

协调世界时又称世界统一时间，是地球时钟设定的标准。但这种方法相对不精确，且月球探测器间的时间并不同步。该计时方法只在独立月球任务中有效，如果有多个航天器协同工作，如何统一时间刻度就成了问题。如果将来人类成为月球“居民”，就像在地球上一样，使用一个通用的月球时间十分必要。

此外，如果航天机构要利用卫星导航跟踪这些航天器，也需要精确的定时信号。

美国宇航局（NASA）戈达德空间中心的定位、导航和计时团队负责人，航空航天工程师Cheryl Gramling表示，他们刚开始着手解决这个问题。

地球和月球的引力场不同，其上的时钟运行速度自然也不同。官方的月球时间可以基于与协调世界时同步的时钟系统，也可以独立于地球时间。目前科学家还不清楚通用的月球时间该采取什么形式。

据《自然》报道，2022年11月，世界各地的航天机构和学术组织代表齐聚欧洲空间局（ESA）的欧洲空间研究与技术中心，开始起草关于如何定义月球时间的建议。

国际度量衡局时间部门负责人Patrizia Tavella认为，必须尽快决定月球官方时间，否则太空机构和私人公司将自行制定解决方案。

然而，定义月球时间并不简单。秒的定义在任何地方都是一样的，但在狭义相对论中，引力场越强，时钟走得越慢。已知月球的引力比地球小，那么对地球上的观测者来说，月球时钟的运行速度要比地球时钟快。

Gramling估计，月球时钟每24小时会增加约56微秒。Tavella则表示，受月球自转影响，时钟在月球不同位置会发生微妙的变化。

目前，制定月球时间有两种方法。第一种是至少设置3个以月球自然速度运行的主时钟，通过算法组合生成更精确的月球虚拟时钟。接着，计量学家需要作出选择，比如是否要将虚拟月球时钟与协调世界时关联起来，使月球时间与协调世界时定期同步。这将有利于月球用户与地球用户交互。

第二种方法是通过月球原子钟建立独立的月球连续时间，并跟踪分析其与协调世界时的关系。这样，即使失去了与地球的联系，月球上的时钟仍然会保持一致并继续运行，这样可以建立安全的导航和通信通道。此外，建立一个独立的时间模型也将有助于太空机构瞄准更远的行星，如火星，因为在那里通过协调世界时进行传输远比月球复杂得多。

关键词：