במשך עשרות שנים, כוח הכבידה של הירח גרם לכך ששעונים אטומיים על פניו יתקתקו מהר יותר מאלה שעל פני כדור הארץ בכ-56 מיליונית השנייה ליום. על פניו, ההבדל המינורי הזה לא נראה משמעותי, אלא שבפועל הוא עלול לשבש נחיתת חלליות ותקשורת עם כדור הארץ.
אפולו 11 - הקלטות
(רויטרס)
כעת, חוקרי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) פיתחו תוכנית לקביעת זמן באופן מדויק על הירח, דבר שיסלול את הדרך למערכת ניווט דמוית GPS לחקר הירח. המחקר, שפורסם בכתב העת The Astronomical Journal, מתמקד בהגדרת מסגרת תיאורטית ומודלים מתמטיים הדרושים ליצירת מערכת הזמן פורצת הדרך. חידוש זה חיוני עבור תוכנית ארטמיס של נאס"א, שמטרתה העיקרית היא הנחתת בני אדם על הירח לפרק זמן ממושך, לראשונה מאז סיום תוכנית אפולו ב-1972.
מערכת המיקום העולמית (GPS), פותחה תחילה עבור צבא ארה"ב, כשבמרוצת השנים פתח הממשל האמריקני את המערכת לשימוש אזרחי מצומצם, עד שבראשית המילניום הסיר את כל ההגבלות ואפשר לציבור הרחב גישה מלאה לאותות המשודרים מלווייני הניווט.
המערכת הפופולרית מבוססת על אותות רדיו שמשדרים 31 לווייני ניווט שחגים בגובה של כ-20 אלף ק"מ מעל פני כדור הארץ ומשלימים בכל יממה שתי הקפות סביבו. כשהאותות הללו מגיעים למקלטי ה-GPS (נווטנים), המכשירים מעבדים את המידע שלהם ומשתמשים בו להערכת המיקום.
לשם כך, כל נווטן נדרש לזהות אותות שהגיעו מארבעה לוויינים לפחות. כל לוויין מדווח מתי בדיוק הוא שלח את האות ואיפה בדיוק הוא היה במסלולו בזמן השידור. הנווטן מוסיף למשוואה את השעה שבה קלט את האות ואת מהירותם של גלי הרדיו ומסיק מכך מה המרחק שלו מכל אחד מהלוויינים.
כך, מצירוף הפערים בזמן ובמיקומים שמהם נשלחו האותות מארבעת הלוויינים, המקלט יכול לחשב את מקומו המדויק במרחב. הטמעת מערכת דומה על הירח הינה מאתגרת בשל השפעות תורת היחסות של איינשטיין, שקובעת כי כוח הכבידה משפיע על חלוף הזמן. בירח, למשל, שבו כוח הכבידה חלש יותר מאשר על פני כדור הארץ, השעונים "מתקתקים" מעט מהר יותר.
בנוסף, תצפית בכדור הארץ מודדת זמן בצורה מעט שונה מאשר תצפית בירח בשל מספר השפעות הקשורות לכוח הכבידה, כולל מסלול הירח סביב כדור הארץ ומסלול כדור הארץ סביב השמש - מה שמשפיע על ניווט ותקשורת מדויקים לאורך זמן. על כן, חוקרי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה יצרו מערכת זמן עם התחשבות בכוח הכבידה של הירח - בדומה לזמן אוניברסלי מתואם (UTC) על פני כדור הארץ.
"זה כמו לסנכרן את הירח כולו ל'אזור זמן' אחד המותאם לכוח הכבידה של הירח, בדומה לתיקון שמבוצע ב-UTC כיוון שקצב הסיבוב של כדור הארץ אינו קבוע, וחלים בו שינויים קלים, מה שיוצר מעת לעת פער בין השעה הנמדדת בשעונים האטומיים לשעה המתקבלת בתצפיות אסטרונומיות", הסביר הפיזיקאי ד"ר ביג'ונאט פאטלה מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה. "מחקר זה מניח את הבסיס לאימוץ מערכת ניווט ותזמון דומה ל-GPS, שתסייע רבות לחקר הירח", מוסיף הפיזיקאי פרופ' ניל אשבי מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה.
מדובר על פריצת דרך שתוביל בין היתר לנחיתה מדויקת יותר על פני הירח. בהיעדר מערכת זו, נחיתה וביצוע פעולות על הירח יהיו כמו ניסיון לנווט על פני כדור הארץ ללא כל מערכת מיקום - מה שיקשה על ביצוע פעולות מורכבות או תנועה מדויקת על פני מרחקים. "המטרה היא להבטיח שחלליות יוכלו לנחות בטווח של מטרים ספורים מהיעד שלהן", אומר ד"ר פאטלה. פריצת דרך זו מגיעה כאשר מדינות ברחבי העולם מחדשות את העניין שלהן בחקר הירח, שמספק תובנות מדעיות חשובות לגבי היווצרות מערכת השמש שלנו, ומחזיק במשאבים פוטנציאליים לטכנולוגיות עתידיות, כגון קרח מימי, הליום-3 ויסודות נדירים המשמשים בייצור סמארטפונים ומחשבים. בהתחשב בכך שהתנאים למשימות שאפתניות יבשילו, עשוי מחקר זה לאפשר לא רק את חקר הירח, אלא גם את מערכת השמש ומעבר לה.
