Predstav si, že pristaneš na Marse, pozrieš sa na svoje superpresné hodinky a zistíš, že idú inak ako tie na Zemi. Nie je to chyba stroja, ale samotného vesmíru. Ak chceme jedného dňa vybudovať na červenej planéte stálu základňu a navigovať tam lode, musíme vyriešiť bizarný problém. Na Marse totiž čas plynie rýchlejšie než u nás doma.

Atómové hodiny považujeme za absolútny vrchol presnosti. Dokážu merať čas na pikosekundy presne a sú základom moderných navigačných systémov, ako je GPS. Lenže ani tá najpokročilejšia technológia nedokáže uniknúť Einsteinovej všeobecnej teórii relativity. Gravitácia totiž priamo ovplyvňuje to, ako rýchlo plynie čas.

Keďže Mars má menšiu hmotnosť a slabšiu gravitáciu než Zem, jeho gravitačná studňa je plytšia. Pre budúcich kolonizátorov to znamená jediné – čas na povrchu Marsu uteká o niečo rýchlejšie. Universe Today citovalo renomovaného fyzika Dr. Slavu Turysheva z laboratória NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), ktorý navrhol revolučný matematický model na zjednotenie marťanského času.

Einstein mal pravdu

Turyshev vo svojej vedeckej práci navrhuje zavedenie takzvaného Areocentrického koordinovaného času (TCA). Ide o marťanský ekvivalent k pozemskému Geocentrickému koordinovanému času (TCG). Tento systém by prepojil hodinky astronautov na Marse s časom v strede našej slnečnej sústavy pomocou štandardov Medzinárodnej astronomickej únie (IAU).

Možno si povieš, že ide o zanedbateľné detaily. Turyshev však vo svojom modeli pracuje s presnosťou na 0,1 pikosekundy. Pre predstavu, za takýto neuveriteľne krátky čas preletí svetlo, najrýchlejšia vec vo vesmíre, len 0,03 milimetra. Pri vesmírnych letoch a synchronizácii satelitov však na každom takomto detaile závisí úspech celej misie. Ak by sme tieto odchýlky ignorovali, navigačné systémy by rýchlo zlyhali, čo by pre budúcich kolonistov mohlo mať fatálne následky.

Podobné problémy s presnosťou meraní riešime aj bližšie k domovu. Napríklad nedávno vedci odhalili chybu v meraniach vesmírneho šumu Mliečnej cesty, ktorú sme doteraz úplne ignorovali. To len dokazuje, aké dôležité je mať dokonale kalibrované prístroje predtým, než sa vydáme do hlbokého vesmíru.

Mikrosekundy, ktoré môžu rozhodnúť o živote a smrti

Akonáhle sa presunieme z povrchu Marsu na jeho obežnú dráhu, situácia sa ešte viac skomplikuje. Satelit letiaci na nízkej obežnej dráhe Marsu (vo výške približne 300 km) sa pohybuje obrovskou rýchlosťou. Kvôli tejto rýchlosti budú jeho hodiny tikať o 4,56 mikrosekundy denne pomalšie než tie na povrchu planéty.

Naopak, ak by sme umiestnili satelit na areostacionárnu dráhu (ekvivalent geostacionárnej dráhy na Zemi), slabšia gravitácia a nižšia obežná rýchlosť by spôsobili, že jeho hodiny by išli rýchlejšie o 9,13 mikrosekundy denne. Tieto odchýlky sa sčítavajú a v priebehu týždňov by marťanská verzia „GPS“ ukazovala úplné nezmysly. Najväčšou nočnou morou pre vedcov sú však eliptické dráhy komunikačných satelitov. Tie neustále menia svoju výšku aj rýchlosť, takže čas na ich palube doslova pulzuje a musí sa prepočítavať v každom jednom bode trajektórie.

Počasie a zamŕzajúci plyn ako nečakaný nepriateľ

To však stále nie je všetko. Mars má totiž jednu unikátnu vlastnosť, ktorá doslova deformuje časopriestor v jeho okolí. Planéta nie je dokonalá guľa a jej rovníkové vydutie spôsobuje odchýlky v gravitačnom poli, ktoré atómové hodiny zaznamenajú ako periodické výkyvy na úrovni desiatok pikosekúnd.

Ešte väčším prekvapením je marťanské počasie. Mars zažíva masívny cyklus oxidu uhličitého. V zime obrovské množstvo tohto plynu zamrzne a uloží sa na polárnych čiapočkách v podobe suchého ľadu. V lete sa opäť vyparí do atmosféry. Tento masívny sezónny presun miliónov ton plynu reálne mení rozloženie hmoty a tým aj gravitačné pole celej planéty. Podľa Turysheva zatiaľ nemáme dostatok dát o týchto sezónnych zmenách, takže dosiahnuť absolútnu presnosť merania času na Marse je nateraz nemožné.

Vytvorenie precízneho časového systému pre Mars nie je len teoretickým cvičením pre fyzikov. Ak chcú agentúry ako NASA či súkromné spoločnosti typu SpaceX reálne poslať ľudí na Mars, bez spoľahlivej časovej synchronizácie to nedokážu. Na Marse nebudeme mať k dispozícii pozemský internet ani GPS, takže kolónia bude musieť byť v tomto smere úplne autonómna.

Práca Dr. Turysheva kladie dôležité základy pre budúcu marťanskú navigáciu. Je lepšie vyriešiť tieto matematické rovnice na papieri teraz, než neskôr prísť o miliardovú misiu kvôli tomu, že niekto zabudol pripočítať zopár mikrosekúnd.

Čítajte viac z kategórie: Vesmír a veda