Ο χρόνος κυλά διαφορετικά στον πλανήτη Άρη – όχι μεταφορικά, αλλά με έναν μετρήσιμο τρόπο που μπορεί να καταστρέψει μια αποστολή και προκαλεί πονοκέφαλο στους μηχανικούς της NASA.
Ένα ρολόι στον Άρη «τρέχει» 477 μικροδευτερόλεπτα γρηγορότερα την ημέρα από ένα ρολόι στη Γη, σύμφωνα με μελέτη των ερευνητών Neil Ashby και Bijunath R. Patla που δημοσιεύτηκε στη βάση arXiv. Η διαφορά αυτή μεταβάλλεται κατά επιπλέον 226 μικροδευτερόλεπτα ημερησίως, ανάλογα με τη θέση του πλανήτη στην τροχιά του γύρω από τον Ήλιο.
Μπορεί τα μικροδευτερόλεπτα να ακούγονται ασήμαντα σε μας, όμως είναι κρίσιμα όταν προσπαθείς να προσεδαφίσεις ένα διαστημικό σκάφος αξίας δισεκατομμυρίων ή να συγχρονιστείς με ρομπότ που βρίσκονται ήδη στον Άρη. Με ταχύτητα φωτός, μια καθυστέρηση μόλις 56 μικροδευτερολέπτων μεταφράζεται σε απόσταση περίπου 184 γηπέδων ποδοσφαίρου – αν χάσεις αυτό το παράθυρο, έχεις χάσει εντελώς τη ζώνη προσεδάφισης, αναφέρει χαρακτηριστικά το BGR.com.
Το πρόβλημα δεν περιορίζεται στον Άρη. Το πρόγραμμα Artemis που σχεδιάζει η NASA θα συνδέει υποδομές στη Γη, τη Σελήνη και τον Άρη. Η νέα μελέτη δείχνει ότι τα ρολόγια στον Άρη «τρέχουν» 421,5 μικροδευτερόλεπτα πιο γρήγορα την ημέρα από τα ρολόγια στη Σελήνη. Επομένως, τρεις κόσμοι με τρεις διαφορετικούς ρυθμούς χρόνου θα πρέπει να παραμένουν απόλυτα συγχρονισμένοι.
«Φταίνε» οι ηλιακές παλίρροιες
Η αιτία του προβλήματος δεν είναι ότι δεν καταλαβαίνουμε τη θεωρία της σχετικότητας. Αντίθετα, η θεωρία του Αϊνστάιν είναι απολύτως κατανοητή: η βαρύτητα και η κίνηση παραμορφώνουν τον χωροχρόνο, κάνοντας τα ρολόγια να κινούνται με διαφορετικούς ρυθμούς. Το πρόβλημα είναι ότι τα μοντέλα μας για τον υπολογισμό αυτών των φαινομένων έχουν υπεραπλουστευθεί.
Για δεκαετίες, τα μοντέλα θεωρούσαν τα πλανητικά συστήματα ως προβλήματα δύο σωμάτων: Γη και Σελήνη ή Γη και Άρης. Όμως ο Ήλιος δεν παραμένει αδρανής στο παρασκήνιο. Η ισχυρή του βαρύτητα προκαλεί αυτό που οι φυσικοί ονομάζουν ηλιακές παλίρροιες, μικρές αλλά κρίσιμες διαταραχές στις τροχιές πλανητών και δορυφόρων, που επηρεάζουν την ακριβή ροή του χρόνου.
Όταν οι Ashby και Patla ενσωμάτωσαν αυτές τις ηλιακές επιδράσεις στους υπολογισμούς τους για τη Γη και τη Σελήνη, πέτυχαν 100 φορές μεγαλύτερη ακρίβεια από προηγούμενα μοντέλα. Ωστόσο, το μοντέλο εξακολουθεί να έχει σημαντικά κενά όσον αφορά το σύστημα Γη-Άρης, καθώς οι επιδράσεις που έχουν οι ηλιακές παλίρροιες στην τροχιά της Γης δεν έχουν ενσωματωθεί πλήρως στα δεδομένα.
Το πρόβλημα του GPS σε διαπλανητική κλίμακα
Κάθε δορυφόρος GPS που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη αντιμετωπίζει ήδη αυτό το πρόβλημα. Τα ρολόγια τους «τρέχουν» πιο γρήγορα από αυτά των smartphones, επειδή βρίσκονται πιο μακριά από τη βαρύτητα της Γης. Αν η διαφορά αυτή δεν διορθωνόταν, το GPS θα παρουσίαζε απόκλιση πολλών χιλιομέτρων μετά από λίγες μόνο ώρες. Σε διαπλανητική κλίμακα, με τρία ουράνια σώματα και ηλιακές διαταραχές, το πρόβλημα πολλαπλασιάζεται.
Η NASA καλείται να διαχειριστεί αυτή την πολυπλοκότητα για αποστολές όπως η Mars Sample Return, για την επιστροφή δειγμάτων από έδαφος του Άρη στη Γη, αλλά και για τον μακροπρόθεσμο σχεδιασμό μόνιμων βάσεων και ανθρώπινης παρουσίας στον Άρη. Ο Λευκός Οίκος έχει ήδη ζητήσει από τη NASA να καθιερώσει μια Συντονισμένη Σεληνιακή Ώρα – μια αντίστοιχη Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα για τη Σελήνη – και η νέα μελέτη δίνει τη βάση για την καθιέρωση αντίστοιχου συστήματος για τον Άρη.
Στην επόμενη εποχή της διαστημικής εξερεύνησης, όπου κάθε μικροδευτερόλεπτο μπορεί να καθορίσει την επιβίωση μιας αποστολής, η κατανόηση του πώς ο χρόνος κυλά διαφορετικά σε κάθε ουράνιο σώμα μετατρέπεται από θεωρητική αναζήτηση σε τεχνική αναγκαιότητα.
