Universele Maantijd

Presentatie bij Vendelinus, Genk

Transcript

1. Universele Maantijd 9/11/2024 BART BUELENS
2. By Neil Armstrong - http://www.hq.nasa.gov/alsj/a11/AS11-40-5903HR.jpghttp://www.archive.org/details/AS11-40-5903 (TIFF image)NASA Image and Video Library, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3847764 Hey Neil, hoe laat is het?
3. Tijdsbepaling op de maan  Tijdens één missie  Eén agentschap  Eén raket  Eén communicatie kanaal  Louter voor duurtijd missie  Interne afspraak tijdsmeting  Bij een internationaal maanprogramma (Artemis)  Meerdere agentschappen en bedrijven  Meerdere missies, raketten, basissen  Onderling communicatie, veel kanalen  Langdurig, meerdere jaren tot decenia  Globale afspraak nodig rond tijdsmeting
5. Universele Maantijd: Coordinated Lunar Time (LTC)  NASA gaat een voorstel doen tegen 2026  Tegen eind December 2024 een stappenplan van hoe men dit gaat aanpakken  Moet iets vergelijkbaars zijn met wat UTC (Coordinated Universal Time) is op Aarde
6. Waarom niet LTC = UTC?  Relativiteitstheorie  tijd gaat sneller hoe kleiner het gravitatieveld  tijd gaat trager hoe groter de snelheid  Tijd op de maan verloopt sneller dan op Aarde  Namelijk 56 μs (microseconden) sneller per 24 uur  1 μs = 10-3 milliseconde = 10-6 seconde  In deze tijd legt licht afstand af van 168 voetbalvelden  Gebruik van UTC op de Maan...  Regelmatig correctie zou nodig zijn  Hoe vaak? Eén keer per uur? per 24 uur?
7. Tijd in het ISS  Gebruik van UTC  Ongeveer 400 km boven aardoppervlak  Gravitatie is minder => tijd sneller  ISS beweegt aan “grote” snelheid (28.000 km/u) => tijd trager  Netto-effect: tijd in ISS loopt iets trager dan op Aarde, 28 μs per dag  ISS neemt tijd van GPS satellietnetwerk, dat een relativistische correctie bevat  GPS satellieten zitten op 20.000 km hoogte  Tijd loopt daar 38 μs per dag sneller  Synchronizatie zodat verschillen met UTC minder zijn dan 100 nanoseconden  1 nanoseconde = 10-3 microseconde = 10-9 seconde  100 nanosconden = 0,1 μs  +/- elke 5 minuten een correctie nodig
8. Definitie UTC  Gebaseerd op de “ideale” Aarde-tijd  Tijd op “mean sea level” rekening houdend met massa van Aarde  Internationale Atoom Tijd: TAI  Gemiddelde van ong. 400 atoomklokken verspreid over Aarde  Verschil tussen UTC en TAI is een geheel aantal schrikkelseconden  Deze worden regelmatig ingevoegd  UTC afgestemd houden op zonnestand, variaties in rotatiesnelheid etc.  Momenteel is UTC 37 seconden achter op TAI  Sinds de invoering van dit systeem in 1972
9. Bepaling UTC  BIPM (Parijs) verzamelt tijd van 400 atoomklokken  bekijkt afwijkingen, fouten, stabiliteit  berkent een gemiddelde, dit is de UTC  in een maandelijkse publicatie “Circular T” staan alle details https://www.bipm.org/en/time- ftp/circular-t  Per klok een locale UTC, bijv. in Brussel  UTC(SMD): officiele tijd bepaald door overheid (zie rechts)  UTC(ORB): tijdslabo van de KSB, https://betime.be/  NTP = Network Time Protocol, synchroniseren van klokken over netwerken, houdt rekening met lags (netwerk vertragingen) https://economie.fgov.be/nl/themas/kwaliteit-veiligheid/ metrologie/wetenschappelijke-metrologie/ coordinated-universal-time
10. Voorwaarden LTC voor de Maan  Onafhankelijk van UTC  D.w.z. niet definieren als een berekening op basis van UTC  Tijdsmeting onderhoudbaar ook bij verlies van contact met Aarde  Omrekenbaar naar UTC  Voldoende nauwkeurig voor  communicatie  navigatie (plaatsbepaling)  wetenschappelijk werk  Algemeen genoeg om ook op andere hemellichamen gebruikt te kunnen worden, zoals misschien ooit op Mars
11. Voorlopige basis van voorstel LTC op basis van een eigen set van atoomklokken Deze zouden op verschillende plaatsen op de Maan geplaatst worden Hun gemiddelde tijd is dan de LTC
12. Praktische uitvoering?  Tientallen of honderden atoomklokken op de Maan krijgen  Klokken bestand tegen omstandigheden op de Maan: temperatuur, kosmische straling  Onderhoudsvrij en autonoom werkend  Klokken met elkaar verbinden om het gemiddelde te kunnen berekenen: via satellieten rond Maan  Ook klokken plaatsen in Maan-satellieten of Lagrange punten?  Wie betaalt de rekening, voor installatie en operationele kosten?
13. Doet iedereen wel mee met Amerikaanse LTC?  China, Rusland...?  Indien andere methode: conversies nodig
14. Mensen op de Maan?  Voor langere verblijfsperiodes, weken tot maanden  Bioritme van 24 uur aanhouden?  Moet de LTC hier rekening mee houden?  Lengte van een “dag” op de maan is +/- 29,5 Aard-dagen  Ongeveer 14 dagen licht en 14 dagen donker  LTC gaat over tijdmeting, niet over afspraken m.b.t. kalenders zoals dagen, maanden, jaren https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/07/Artist_impression_of_a_Moon_Base_concept
15. SI eenheden?  1 seconde = de duur van 9.192.631.770 perioden van de straling ten gevolge van de transitie van twee hyperfijnniveaus van de grondtoestand van een cesium-133 atom  Bepaald door cesium klokken  Definitie van enkele basis SI-eenheden hangt af van de seconde, bijvoorbeeld:  1 meter = de afstand afgelegd door licht in een vacuum in 1/299792458 second. (sinds 1983)  tijd tikt sneller, c is constant, legt licht minder afstand af? en is 1 meter op de Maan korter dan 1 meter op Aarde?  De definitie van SI eenheden is dezelfde op Aarde en Maan, maar de metingen kunnen verschillen ten gevolge van lokale gravitationele effecten
16. Tijd voor vlaai?