月亮之上的时间

徐锐

人类在探测月球的过程中面临许多挑战，其中之一就是月球时间怎么定。

由于月球没有独立的时间体系，目前世界各国开展的月球探测任务时间刻度各不相同，但都采用了协调世界时。

协调世界时又称世界统一时间，是地球时钟设定的标准。但这种方法相对不精确，且月球探测器间的时间并不同步。该计时方法只在独立月球任务中有效，如果有多个航天器协同工作，如何统一时间刻度就成了問题。如果将来人类成为月球“居民”，就像在地球上一样，使用一个通用的月球时间十分必要。

然而，定义月球时间并不简单。秒的定义在任何地方都是一样的，但在狭义相对论中，引力场越强，时钟走得越慢。月球的引力比地球小，那么对地球上的观测者来说，月球时钟的运行速度要比地球时钟快。研究人员估计，月球时钟每24小时会增加约56微秒。受月球自转影响，时钟在月球不同位置会发生微妙的变化。

目前，制定月球时间有两种方法。

第一种是至少设置3个以月球自然速度运行的主时钟，通过算法组合生成更精确的月球虚拟时钟。接着，计量学家需要作出选择，比如是否要将虚拟月球时钟与协调世界时关联起来，使月球时间与协调世界时定期同步。这将有利于月球用户与地球用户交互。

第二种方法是建立独立的月球连续时间，并跟踪分析其与协调世界时的关系。这样，即使失去了与地球的联系，月球上的时钟仍然会保持一致并继续运行，这样可以建立安全的导航和通信通道。此外，建立一个独立的时间模型也将有助于太空机构瞄准更远的行星，如火星，因为在那里通过协调世界时进行传输远比月球复杂得多。

（摘自2023年2月2日《中国科学报》）