Eýnşteýn dogry aýtdy (Againene): Aý sagatlary näme üçin Eartherden has çalt işleýär?

Salgylar tablisasy

Abstrakt we 1. Giriş

2. Orbitada sagat

   2.1 Wagt utgaşdyrmak

   2.2 Aý üçin ýerli çarçuwa

3. Earther bilen Aýyň arasyndaky sagat tapawudy

4. Earther-Aý Lagrance nokatlarynda sagatlar

   4.1 Lagrange L1 nokadynda sagat

   4.2. Lagrange L2 nokadynda sagat

   4.3. Lagrange L4 ýa-da L5 nokadynda sagat

5. Netijeler

Goşundy 1: Fermi Aýyň merkezinde gelip çykyşy bilen utgaşýar

Goşundy 2: Köpçülikleýin çarçuwanyň erkin ýykylýan merkeziniň gurluşygy

Goşundy 3: Eartheriň we Aýyň hereketiniň deňlemeleri

Goşundy 4: Aýlanma we aýlanmaýan koordinat ulgamlaryndaky netijeleri deňeşdirmek

Minnetdarlyk we salgylanmalar

Adamzat Gün ulgamyny öwrenmäge we Aý, Mars we beýlekiler ýaly uzak dünýäleri öwrenmäge ymtylýarka, adaty sagatlaryň tizligine bagly koordinat wagt salgylanmalaryny döretmek we giňeltmek zerurlygy artýar. Eýnşteýniň otnositellik teoriýasyna görä, adaty sagadyň tizligi sagadyň ýerleşýän ýerindäki agyrlyk güýji potensialyna we sagadyň otnositel hereketine täsir edýär. Koordinat wagt salgylanmasy, kosmosda öňünden kesgitlenen nokatda ideal sagada yzarlanýan sinhronlaşdyrylan sagatlar paneli bilen döredilýär. Bu agyrlyk güýji we kinematiki täsirler sebäpli sagatlaryň ýerli wagt üýtgemelerini deňeşdirmäge mümkinçilik berýär. Aý üçin koordinat wagtyny hödürlemek üçin otnositel çarçuwany hödürleýäris. Bu gurluş, Eartheriň geoidinde we Aýyň ekwatorynda ýerleşýän adaty sagatlar bilen kesgitlenýän Aý bilen forer üçin koordinat wagtlarynyň arasyndaky baglanyşygy ýola goýýar. Aýyň ekwatorynyň golaýyndaky sagat, Eartheriň ekwatorynyň ýanyndakydan has çalt geçýär we Aý orbitasynyň dowamynda her gün goşmaça 56.02 mikrosekunt ýygnaýar. Bu formalizm soňra Earther-Aý Lagrange nokatlarynda sagat nyrhlaryny hasaplamak üçin ulanylýar. Asman jisimleri boýunça koordinat wagtlarynyň nyrh tapawudyna takyk baha bermek we Lagrange nokatlarynda deňizdäki orbitalary ulanyp, deňeşdirmeler ygtybarly aragatnaşyk infrastrukturasyny döretmek üçin möhümdir. Bu düşüniş, deňiz giňişliginde we asman jisimleriniň üstünde takyk nawigasiýany goldaýar, şeýlelik bilen Eartherden Aýa we içki gün ulgamynyň iň uzak sebitlerine çenli dürli pozisiýa, nawigasiýa we wagt (PNT) ulgamlarynyň sazlaşykly işlemeginde möhüm rol oýnaýar.

1. GIRIŞ

Ilkinji Aý gonandan 50 ýyldan gowrak wagt geçensoň, NASA-ny öz içine alýan köpmilletli konsorsium Artemis şertnamalary boýunça Aýa gaýdyp barmak ugrunda işleýär [1]. Uzak dünýäleri öwrenmek ukybymyz, deňiz giňişliginde we daşynda aragatnaşyk we nawigasiýa infrastrukturasynyň dizaýnyny we ösdürilmegini talap eder. Nearakyn geljekde Aýyň üstündäki we deňiz giňişliginde aktiwleriň ep-esli artmagyna garaşmak bilen takyk pozisiýa, nawigasiýa we wagt (PNT) amaly programmalary üçin ygtybarly arhitekturany ösdürmek esasy gyzyklanma döretdi.

Aragatnaşyk we nawigasiýa ulgamlary, onlarça nanosekuntda biri-biri bilen sinhronlanan sagatlar ulgamyna bil baglaýar. Aý üstündäki aktiwleriň sany artdygyça, ýerli sagatlary Eartherdäki uzak sagatlary ulanyp has takyklyk bilen sinhronlamak kyn we netijesiz bolýar. Iň amatly çözgüt, ähli nawigasiýa hemra ulgamlarynyň (GNSS) mirasyndan ähli aktiwlere umumy ulgamy ýa-da ýyldyz wagtyny göz öňüne getirip, soň bolsa bu wagty Eartherdäki sagatlar bilen baglanyşdyrmak bolar.

Bu ýerde hödürlenýän otnositel gurluş, Aýda we cislunar Lagrange nokatlarynda ýerli erkin düşýän çarçuwa üçin laýyk ölçeg ulanyp, Eartherdäki sagatlar bilen deňeşdirmäge mümkinçilik berýär. Islendik ýerde sagat bilen ölçelýän wagt, dogry wagt diýilýär. Şol bir wagtyň özünde otnositellik, iki synçynyň, dürli salgylanma çarçuwasynda bolsa, hadysalaryň belli bir yzygiderliligi barada ylalaşmajakdygyny aňladýar [2]. Başgaça aýdylanda, dürli salgylanma çarçuwalaryndaky sagatlar dürli nyrhlarda bellik edilýär. Agyrlyk we hereket effektleri dynç alýan we islendik agyrlyk massasyndan ýeterlik uzakda ýerleşýän “ideal” sagatlar bilen deňeşdirilende sagatlaryň takyk tizligine täsir edýär. Mysal üçin, Eartherden has uzakda ýerleşýän sagatlar has çaltlaşýar we birmeňzeş hereketli sagatlar “ideal” sagatlara we tersine has haýal hereket eder. Şonuň üçin iki sany asman jisimindäki sagatlary deňeşdireniňde, öz-özüne yzygiderli netijeleri almak üçin degişli salgylanma çarçuwasyny saýlamak zerur bolýar.

Bu ýazgyda, esasan, aşakdaky soraglara jogap gözleýäris: anderde we Aýda dogry wagtlary baglanyşdyrmak üçin ulanyp boljak koordinat ulgamy üçin haýsy gowy saýlaw bar? Idealeriň we Aýyň ýerlerinde ideal sagatlaryň ýerleşmegi üçin dogry wagtlary deňeşdirmegi aňsatlaşdyrýan haýsy saýlaw bar? Aý bilen onerdäki sagatlaryň arasynda dogry wagt tapawudy näme? Earther-Aý Lagrange nokatlarynda ýerleşýän sagatlaryň arasynda laýyk wagt tapawudy nämeler? “Lagrange” nokatlary tarapyndan hödürlenýän durnuklylyk, sagatly kosmos gämisi üçin pes tizlenme ses gurşawyny üpjün edýär. Şeýle sagatlar üçin otnositel düzedişleri takyk kesgitläp bolar, sebäbi olaryň pozisiýalary we tizlikleri gowy kesgitlenendir we Eartherde, Aýda we sislunar orbitalarynda sagatlaryň dogry wagtlaryny deňeşdirmek üçin ulanylyp bilner.

1-nji bölümde, Aý edil Eartheriň emeli hemrasy ýaly garalsa we geoiddäki sagatlara görä Aýdaky sagat nyrhlary barada takmynan baha alsa, sagatlara otnositelistik täsirleri görkezmek üçin global ýerleşiş ulgamyny (GPS) ulanýarys. 2-nji bölüm, merkezi Eartheriň we Aýyň massasynyň merkezine gabat gelýän erkin düşýän koordinat ulgamyny hödürleýär. 3-nji bölüm, Aýyň Eartheriň töweregindäki Keplerian orbitasynda bolandygyny göz öňünde tutup, Aýyň üstündäki sagadyň tizligini bu erkin düşýän koordinat ulgamyny ulanyp, geoiddäki sagatlar bilen deňeşdirýär. Netijeler, iň soňky planetar efemerid DE440 ulanyp alnan Aý üçin takyk orbitalar bilen deňeşdirilýär [3]. 4-nji bölümde Earther-Aý Lagrange L1, L2 we L4 / L5 nokatlarynda wagt nyrhlary ara alnyp maslahatlaşylýar. Netijeler we geljekki dünýägaraýyş 5-nji bölümde görkezilýär. 1-nji we 2-nji goşundylar ähli hasaplamalarda ulanylýan ölçegi ösdürmegiň çarçuwasyny hödürleýär. 3-nji goşundy, gelgit effektlerini äsgermezlik edip, “Keplerian” modelini ulanmak baradaky çaklamalarymyzy esaslandyrýar we 4-nji goşundyda geçirilen çekişme netijeleriň koordinata baglydygyny aňladýar.