Der Mond inmitten eines dunklen Sternenfeldes.(Bildnachweis: Chris Vaughan/Starry Night)
Die Vorstellung, auf dem Mond zu leben, birgt eine Reihe von Herausforderungen. Einige dieser Herausforderungen scheinen ziemlich offensichtlich zu sein: Wir müssen Sauerstoff zum Atmen bekommen, wir müssen Nahrungsmittel von der Erde mitbringen oder anbauen und wir müssen eine Art Lebensraum zum Leben schaffen. Aber es gibt auch eine Reihe anderer, weniger bekannter und sogar etwas überraschender Herausforderungen – zum Beispiel, wie schwierig es ist, die Zeit auf dem Mond genau zu messen.
Da das Artemis-Programm der NASA, das Menschen in naher Zukunft auf den Mond zurückbringen soll, Fortschritte macht, wird die Behörde definitiv eine ultrapräzise Zeitmessung benötigen, um Dinge wie eine zuverlässige Kommunikation mit der Erde und sichere Raumschiffmanöver zu gewährleisten. Und nicht nur die NASA versucht, zum Mond zu gelangen. Raumfahrtagenturen und sogar kommerzielle Raumfahrtunternehmen bemühen sich darum, in den kommenden Jahren auf die Mondoberfläche zu gelangen. In einer neuen Studie haben Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) möglicherweise endlich das seit langem bestehende Problem der Entwicklung einer zuverlässigen Uhr für das Leben auf dem Mond gelöst.
Hier auf der Erde verwenden wir Atomuhren, um die Zeit genauestens zu verfolgen. Atomuhren sind genau das, wonach sie klingen: Sie sind eine Möglichkeit, die Zeit anhand der Eigenschaften eines Atoms zu messen. Diese genialen kleinen Erfindungen werden für viele der technologischen Fortschritte verwendet, auf die wir uns heute verlassen, insbesondere für GPS.
Wenn Artemis-Astronauten und künftige Mondbewohner von Google Maps zum nächstgelegenen Mondkrater geführt werden wollen, brauchen sie präzise Uhren, um das Weltraum-GPS Wirklichkeit werden zu lassen – aber wir können nicht einfach dieselben Atom-GPS-Uhren verwenden wie auf der Erde.
Warum? Nun, wie alles im Universum unterliegen auch die Atome der Schwerkraft. Ungünstigerweise lässt die Schwerkraft des Mondes die Atomuhren dort im Vergleich zu einer entsprechenden Atomuhr auf der Erde um etwa 56 Mikrosekunden pro Tag schneller ticken. Das mag wenig erscheinen, aber es reicht aus, um Systeme zu stören, die auf eine exakte Zeitmessung angewiesen sind.
Noch komplizierter wird es, wenn man versucht, zwischen der Erde und dem Mond zu kommunizieren, und zwar dank Albert Einsteins spezieller Relativitätstheorie. Jemand auf der Erde wird nicht dieselbe Zeit messen wie jemand auf dem Mond, da die Zeit für jeden dieser Beobachter anders verläuft. Stellen Sie sich vor, Sie wollen sich mit jemandem an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit treffen – aber Sie kennen nur die ungefähre Gegend, in die Sie gehen müssen (denken Sie daran, dass es kein Google Maps gibt!), und Ihre Uhr geht im Vergleich zu der Ihres Freundes um Stunden nach. Es wird auf jeden Fall eine Herausforderung sein, dieses Treffen reibungslos über die Bühne zu bringen.
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Die NIST-Forscher lösten dieses Problem, indem sie eine neue „Mondzeit“-Referenz für die Zeitmessung schufen – ähnlich wie die koordinierte Weltzeit (UTC) hier auf der Erde.
„Es ist so, als ob der gesamte Mond mit einer ‚Zeitzone‘ synchronisiert wäre, die an die Schwerkraft des Mondes angepasst ist, anstatt dass die Uhren allmählich aus der Synchronisation mit der Erdzeit geraten“, sagte der NIST-Physiker Bijunath Patla in einer Erklärung. „Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass Raumfahrzeuge nur wenige Meter von ihrem Zielort entfernt landen können“, fügte er hinzu.
Dies ist der erste Schritt auf dem Weg zu einem Mond-GPS-System, das eine komplizierte Koordinierung zwischen Satelliten und Bewohnern des Mondes ermöglicht. Da die NASA mit der Planung einer langfristigen Mondbasis und vielleicht sogar von Bergbauarbeiten auf dem Mond beginnt, wird dies eine Schlüsseltechnologie sein, die es zu entwickeln gilt.
„Der vorgeschlagene Rahmen, der die Mondkoordinatenzeit untermauert, könnte schließlich die Erforschung jenseits des Mondes und sogar jenseits unseres Sonnensystems ermöglichen“, so Patla in der Erklärung. „Natürlich nur, wenn die Menschen die Fähigkeit für solch ehrgeizige Missionen entwickeln.“
Die Studie wurde am 12. August in The Astronomical Journal veröffentlicht.
