Toekomstige maanmissies en plannen voor een permanente basis op de maan vragen om nauwkeurige klokken. Maar omdat atoomklokken op de maan anders tikken dan op aarde, rijst de vraag: hoe laat is het op de maan?
Er staan de komende tien jaar tientallen maanmissies gepland. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA wil over een paar jaar met de Artemis-missie weer mensen op de maan zetten. En er zijn zelfs plannen voor een permanente maanbasis.
Het is dus tijd om na te denken over hoe we op de maan tijdstippen bepalen. Als er geen officiële maantijd wordt vastgesteld, zullen ruimtevaartorganisaties en particuliere bedrijven namelijk hun eigen oplossingen bedenken, zegt Patrizia Tavella in een artikel in Nature. Zij heeft de leiding over de afdeling tijd bij het Internationaal Bureau voor maten en gewichten in Frankrijk. ‘We willen nu een waarschuwing geven en zeggen: laten we samenwerken om een gemeenschappelijk besluit te nemen.’
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Behoefte aan een maantijd
Er is op dit moment geen afgesproken ‘maantijd’. Elke maanmissie werkt met een eigen klok die, via een controlecentrum op aarde, gekoppeld is aan de gecoördineerde wereldtijd (UTC). Dat werkt prima als er slechts een paar, onafhankelijke maanmissies zijn. Maar als je maanverkenners wilt laten samenwerken, dan is er een gedefinieerde, afgestemde tijd nodig.
Een officiële maantijd is ook belangrijk omdat ruimtevaartorganisaties NASA en ESA satellietnavigatie (vergelijkbaar met het gps-systeem) en telecommunicatie willen realiseren op de maan. Er zijn zelfs plannen om alle computersystemen op de maan te gaan verbinden via een maaninternet, genaamd LunaNet.
Tikproblemen
Maar het is niet eenvoudig om een maantijd vast te stellen. Klokken op de maan tikken sneller dan die op aarde. Einsteins algemene relativiteitstheorie stelt namelijk dat klokken sneller tikken in zwakke zwaartekrachtvelden – zoals die van de maan.
Als je twee supernauwkeurige klokken op de maan en op aarde precies tegelijkertijd aan zou zetten, dan zou die op de maan na 24 uur ongeveer 56 microseconden voor lopen.
Afhankelijk of onafhankelijk
Dé manier om een maantijd te definiëren, begint met het installeren van drie atoomklokken op de maan. Die zullen op het ‘maanritme’ tikken. Die drie klokken zullen met een computerprogramma gecombineerd worden om te voorkomen dat kleine, individuele afwijkingen roet in het eten gooien. Samen vormen deze klokken een nauwkeurige, virtuele maanklok.
Aan de hand van deze maanklok een maantijd bepalen, kan op verschillende manieren. Je zou daarvoor de wereldtijd UTC kunnen gebruiken. Dat is handig als er veel met de aarde gecommuniceerd wordt. Maar dat betekent wel dat je de maanklok constant moet synchroniseren met de wereldtijd op aarde, om te zorgen dat de twee gelijk blijven lopen.
Een andere mogelijkheid is om de tijd van de virtuele maanklok aan te houden. De maan heeft dan een eigen tijd, onafhankelijk van de aardse tijd. In dat geval moet je het verschil tussen de maantijd en de gecoördineerde wereldtijd goed in de gaten houden wanneer je tussen de twee locaties communiceert. Het voordeel is dat de onderlinge communicatie en navigatie op de maan soepel blijven lopen als de centrale maanklok het contact met de aarde (tijdelijk) kwijtraakt.
Beslistijd
Verschillende ruimtevaartorganisaties en metrologen zijn met elkaar in gesprek over hoe ze de maantijd gaan bepalen. Ook moet er besloten worden waar de drie atoomklokken komen. Dat kan ergens op het maanoppervlak zijn, of in een baan om de maan.
Om de verwachte stroom maanmissies in goede banen te leiden, is het in ieder geval hoog tijd dat we werk gaan maken van de vraag: hoe laat is het op de maan?
