探索宇宙前,需要“对一下表”

来源: 科技日报 2021-08-27 02:00:15

近日,中国科学技术协会(以下简称中国科协)在第二十三届年会闭幕式上发布了10个对科学发展具有导向作用的重大科学问题,由中国计量测试学会和中国宇航学会共同推荐的中国航天科技集团五院514所总师刘民研究员提出的“地球以外有统一的时间规则吗?”问题成功入选。

地球以外有统一的时间规则吗?这一疑问旨在探索地球以外广袤宇宙的时间系统,以航天活动未来发展对时间统一的需求,总结时间历法发展的脉络,研究空间守时系统技术上的可行性。

在空间科学技术中,时间系统是精确描述天体和卫星运行位置及其相互关系的重要基准,也是利用卫星进行定位的重要基准。

地球上的时间规则已经发展完善,对于统一时间早已形成了一套规则。

但人类探索浩瀚宇宙的脚步越走越远,登陆月球、探秘火星、宇宙遨游……在人类逐梦星辰大海的征途面前,地球上的标准时间及其守时—授时和历法规则,将不适用于月球、火星以及其他地外天体,如何统一太阳系内的时间将成为重要问题;实现天体和卫星的精准定位,对地球以外、星球间精确时间信息的需求也更为迫切。

基于此,刘民提出“空间守时系统”。他表示,守时系统是用于建立和维持时间频率基准,确定时刻的重要标尺。

目前为止,人类开展的深空探测活动,如火星、木星和月球的探测活动都自成体系,航天器除了与地面站通信外,不需要与其他系统开展联系。

如果一个孤立系统不需要与外界比较时间的话,就没有统一时间的必要。但要开展更为频繁和常态化的空间活动,统一的时间就变得极为重要。

按照相对论,不同局域之间,相对速度和引力势不同,离开地球引力势范围后,地球上的授时技术将不再适用。授时信号的传输受天体、卫星、航天器轨道位置、运行速度等的变化影响,延迟时间会不断变化。不同坐标系之间没有同时性,时间上的不统一,将对判断天体、卫星、航天器乃至未来空间交通运输工具的位置信息和运行信息带来重要影响。

“未来人类空间活动需要航天器相互协作,月球基地、火星基地之间建立互联网络,就应该在不同局域坐标系之间建立统一时间的规则,这就是空间守时系统要解决的问题。”刘民介绍。

按照刘民的观点,空间守时系统是建立在太阳系质心坐标系上,以国际单位SI秒为基础,用铯原子钟测量原时,用脉冲星统一坐标时,去中心化的时间测量技术和管理系统。

“我们率先提出了空间守时系统概念,用相对时间观点,替代绝对时间的观点,这项原始创新将引领时间规则的新变革。”刘民说。华 凌

[ 责编:张梦凡]

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