Η παρακολούθηση της πρώτης επίσκεψης αστροναυτών στον Άρη δεν θα είναι τόσο απλή όσο η παρακολούθηση ενός ρολογιού ή ο χαρακτηρισμός ημερών εκτός ημερολογίου. Χάρη στη σχετικότητα, ο χρόνος στην πραγματικότητα κινείται πιο γρήγορα στον Κόκκινο Πλανήτη από ό,τι εδώ στη Γη. Για χρόνια, οι επιστήμονες αναρωτιόντουσαν για την ακριβή χρονική διαφορά μεταξύ των πλανητών, αλλά οι φυσικοί στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) έχουν επιτέλους μια απάντηση. Οι υπολογισμοί τους δημοσιεύτηκαν την 1η Δεκεμβρίου στο The Astronomical Journal όχι μόνο απαντήστε σε μια μακροχρόνια ερώτηση, αλλά βοηθήστε στην προώθηση του μέλλοντος της ανθρωπότητας πέρα από τη Γη, βελτιώνοντας παράλληλα την κατανόησή μας για την ίδια τη φυσική.
Είναι όλα σχετικά
Για όλες τις προθέσεις και τους σκοπούς, οι άνθρωποι στη Γη βιώνουν ομοιόμορφα τον χρόνο. Μια ώρα στην Ομάχα της Νεμπράσκα, είναι ουσιαστικά η ίδια με μια ώρα στη Σαγκάη της Κίνας. Αλλά όπως έδειξε περίφημα ο Αϊνστάιν στη θεωρία του της γενικής σχετικότητας, ο γραμμικός χρόνος σχετίζεται άμεσα με τη δύναμη της βαρύτητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ταξιδιώτες σε ένα θεωρητικό ταξίδι μετ’ επιστροφής σε μια μαύρη τρύπα θα επέστρεφαν στο σπίτι για να βρεθούν πολύ νεότεροι από τα δικά τους παιδιά.
Η βαρύτητα της Γης είναι σημαντικά πιο αδύναμη από τη βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας, αλλά οι φυσικοί διαθέτουν πλέον εργαλεία αρκετά ευαίσθητα ώστε να ανιχνεύουν τις μικροσκοπικές διαφορές σε όλο τον πλανήτη. Κάποιος που ζει στην κορυφή του Έβερεστ θα γεράσει τελικά πιο γρήγορα από κάποιον στο επίπεδο της θάλασσας, ακόμα κι αν πρόκειται μόνο για μικροδευτερόλεπτα. Αλλά αυτά τα αποτελέσματα δεν είναι μόνο υποθετικά. Σε περίπου 12.544 μίλια πάνω από τη Γη, Οι δορυφόροι GPS τρέχουν 45,7 μικροδευτερόλεπτα πιο γρήγορα από τα επίγεια ρολόγια—μια σημαντική καθυστέρηση που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά τη συντήρηση των συστημάτων τηλεπικοινωνιών.
Πρόβλημα με τέσσερα σώματα
Ενώ η βαρύτητα στον Άρη είναι περίπου πέντε φορές ασθενέστερη από ό,τι στη Γη, αυτός δεν είναι ο μόνος παράγοντας που συμβάλλει στο πέρασμα του χρόνου στον κοσμικό γείτονά μας. Η ταχύτητά του και οι μάζες των κοντινών πλανητών πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη. Και ενώ μια μέρα του Άρη είναι 40 λεπτά μεγαλύτερη από αυτή της Γης, η έκκεντρη τροχιά του 687 ημερών γύρω από τον ήλιο είναι ιδιαίτερα δύσκολη για υπολογισμούς. Είναι ιδιαίτερα δύσκολο σε σύγκριση με τη μέτρηση των σε μεγάλο βαθμό σταθερών σχέσεων τροχιακής ταχύτητας μεταξύ της Γης, της σελήνης και του ήλιου – ένα παράδειγμα αυτού που είναι γνωστό ως πρόβλημα τριών σωμάτων.
“Ένα πρόβλημα τριών σωμάτων είναι εξαιρετικά περίπλοκο. Τώρα έχουμε να κάνουμε με τέσσερα: τον ήλιο, τη Γη, το φεγγάρι και τον Άρη. Η άρση βαρέων βαρών είναι πιο προκλητική από ό,τι αρχικά πίστευα”, ο φυσικός του NIST και συν-συγγραφέας της μελέτης Bijunath Patla ομολόγησε σε δήλωσή του.
Για να καταλήξουν σε μια λύση, ο Patla και ο φυσικός του NIST Neil Ashby ξεκίνησαν επιλέγοντας ένα σημείο αναφοράς στην επιφάνεια του Άρη παρόμοιο με το επίπεδο της θάλασσας στον ισημερινό της Γης. Στη συνέχεια έλαβαν υπόψη όλες τις κοσμικές επιρροές στον Άρη στους υπολογισμούς τους και τελικά κατέληξαν σε μια ακριβή απάντηση: Ο χρόνος στον Κόκκινο Πλανήτη κινείται 477 μικροδευτερόλεπτα πιο γρήγορα από ό,τι στη Γη. Αυτό είναι περίπου το ένα χιλιοστό του χρόνου που χρειάζεται για να ανοιγοκλείσετε τα μάτια σας.
Μικροί αριθμοί, μεγάλες συνέπειες
Αν και είναι εξαιρετικά μικρές από τα περισσότερα πρότυπα, αυτές οι καθυστερήσεις μπορεί να αθροιστούν. Για παράδειγμα, για να λειτουργήσουν σωστά τα δίκτυα 5G, πρέπει να διατηρούν ακρίβεια έως το ένα δέκατο του μικροδευτερόλεπτου. Σήμερα, συχνά χρειάζονται περισσότερα από 24 λεπτά για να στείλετε ή να λάβετε επικοινωνία με έναν Αρειανό επισκέπτη όπως το ρόβερ Curiosity της NASA. Στο μέλλον, οι καθιερωμένοι ηλεκτρονόμοι δικτύου θα μπορούσαν να μειώσουν δραματικά αυτή την υστέρηση μεταξύ των εκατομμυρίων μιλίων που χωρίζουν τους αστροναύτες και τον έλεγχο της αποστολής.
“Εάν αποκτήσετε συγχρονισμό, θα είναι σχεδόν σαν επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο χωρίς απώλεια πληροφοριών. Δεν χρειάζεται να περιμένετε να δείτε τι θα συμβεί”, είπε ο Patla.
Ο Patla παραδέχεται ότι είναι πιθανό δεκαετίες πριν οι άνθρωποι να επισκέπτονται τακτικά τον Άρη, αλλά αυτό δεν θα καθυστερήσει άλλες εξελίξεις χάρη στη δουλειά τους. Η NIST κυκλοφόρησε ακόμη και ένα σχέδιο για τη σεληνιακή χρονομέτρηση μόλις πέρυσι. Αυτοί οι νεότεροι Αρειανοί υπολογισμοί μπορεί να βοηθήσουν στη βελτίωση του εκκολαπτόμενου συστήματος, καθώς και στην ανάπτυξη παρόμοιων μεθόδων για άλλους πλανήτες ή φεγγάρια.
«Το πέρασμα του χρόνου είναι θεμελιώδες για τη θεωρία της σχετικότητας: πώς το συνειδητοποιείς, πώς το υπολογίζεις και τι το επηρεάζει», είπε ο Πάτλα. «Αυτό είναι το πιο κοντινό που ήμασταν στην υλοποίηση του οράματος επιστημονικής φαντασίας της επέκτασης σε όλο το ηλιακό σύστημα».
VIA: popsci.com
