美国白宫命令NASA为月球及其他天体建立统一的时间标准

美国白宫命令NASA为月球及其他天体建立统一的时间标准 由于月球及其他天体的引力与地球不同，加之其他潜在因素改变了时间的表现方式，协调月球时将为执行任务时需要极高时间精度的月球航天器和卫星提供一个时间基准。NASA通信和导航主管凯文·柯金斯（Kevin Coggins）在接受采访时表示，“我们在地球上使用的时钟，在月球上会以不同的速度运行。”OSTP主管阿拉蒂·普拉巴卡尔（Arati Prabhakar）在备忘录中表示，对于在月球上的人来说，地球上的时钟似乎每个地球日慢了58.7微秒，此外还伴有其他周期性变化，这将使月球时间进一步偏离地球时间。柯金斯说：“想象一下设在华盛顿的美国海军天文台原子钟。它们是全美的时间中心，同步一切。你肯定会希望在月球上也有一个时间中心。”根据阿尔忒弥斯计划，NASA的目标是在未来几年内将宇航员送上月球，并建立一个月球科学基地，为未来的火星任务打下基础。此项工作涉及数十家机构和各类航天器。OSTP的一位官员表示，没有统一的月球时间标准，就难以保证航天器之间的数据传输安全，也不能确保地球、月球卫星、基地和宇航员之间的通信同步。这位官员还提到，时间上的差异可能导致在月面以及绕月轨道上执行测绘、定位任务时出现错误。官员说：“想象一下，如果世界各国的时钟没有同步到统一时间，那么可能带来的破坏性会有多大，日常生活中的挑战会有多么多。”地球上大多数时钟的运行和时区划分都是基于协调世界时（UTC）。这个国际公认的标准依赖于遍布世界各地的庞大原子钟网络。这些原子钟测量原子状态的变化，并产生一个平均值，最终形成一个精确的时间。根据OSTP官员的说法，可能需要在月球表面部署原子钟。这位官员还表示，随着商业活动扩展到月球，统一的时间标准对于协调业务、确保交易的可靠性和管理月球商业物流至关重要。NASA今年1月份曾表示，计划在2025年9月让四名宇航员实现绕月飞行并返回地球，计划在2026年9月完成自上世纪70年代阿波罗计划结束以来的首次宇航员登月。尽管迄今为止美国是唯一一个将宇航员送上月球的国家，但其他国家也在规划登月。世界各国都对月球上潜在的矿产资源感兴趣，而在月面建立月球基地还可以支持未来探索火星和其他天体的任务。去年，中国表示，目标是到2030年将首位宇航员送上月球；印度去年在月球南极附近成功着陆一艘航天器，并宣布计划到2040年将宇航员送上月球。今年1月份，日本成为第五个将宇宙飞船送上月球的国家。OSTP的备忘录称：“美国主导定义的合适标准将使所有航天国家受益，这一标准将在具有挑战性的月球环境中实现所需的准确性和弹性。”备忘录强调，确定如何实施协调月球时间需要通过“现有的标准机构”达成一系列国际协议。OSTP官员说，协调世界时可能也会影响协调月球时的实施方式。联合国国际电信联盟将协调世界时定义为国际标准。 ... PC版： 手机版：

美国 白宫指示 NASA 为月球及其他天体制定时间标准

美国 白宫指示 NASA 为月球及其他天体制定时间标准 一份来自白宫科学和技术政策办公室 (OSTP) 的备忘录显示，白宫指示NASA与美国政府其他部门合作，在2026年底前制定协调月球时间 (LTC)。 根据广义相对论引力时间膨胀概念，月球 上的时间流逝比地球上快，平均每个地球日会增加58.7微秒。伴随其他周期性变化月地时间将进一步出现偏差。尽管差异非常微小，但累加起来的话仍然不可忽视。 根据OSTP官员的说法，可能需要在月球表面部署原子钟。 此外，确定如何实施协调月球时间需要通过“现有的标准机构”达成一系列国际协议。这将需要与签署阿尔忒弥斯协议的36个国家达成国际协议。

白宫指示美国宇航局制定月球时间标准

白宫指示美国宇航局制定月球时间标准 当地时间4月2日，白宫指示美国国家航空航天局 (NASA) 为月球和其他天体建立统一的时间标准，在各国和私营公司之间的月球竞赛日益激烈的背景下，美国的目标是制定太空领域的国际规范。根据路透社看到的一份备忘录，白宫科技政策办公室 (OSTP) 负责人指示美国宇航局与美国政府其他部门合作，在 2026 年底之前制定一项计划，以设定所谓的协调月球时 (LTC)。月球和其他天体上不同的引力，以及其他可能存在的因素，改变了时间相对于地球的感知方式。除其他外，LTC 将为执行任务需要极高精度的月球航天器和卫星提供计时基准。美国宇航局空间通信和导航负责人凯文·科金斯在接受采访时表示：“我们在地球上使用的时钟在月球上会以不同的速度移动。”

科学家发现月球上钟表走得更快 会影响月球任务 现在要给它配置时间

科学家发现月球上钟表走得更快 会影响月球任务 现在要给它配置时间 之所以要在2026年底之前完成这项工作，是因为美国阿耳忒弥斯3号任务计划不早于 2026 年将载人宇航员送至月球南极附近，到时美国的宇航员和航天器正好就可以使用这个月球的时间系统。那么，有趣的问题是，为什么这次登月需要专门创建月球的标准时间，之前的阿波罗登月任务没有月球标准时间不也挺好的吗？阿波罗登月的时候确实没有使用月球的时间当时宇航员的手表同步的是休斯顿所在时区的时间（火箭发射地），但月球标准时间确实有必要，甚至是不可或缺的，主要原因是时间在现代科技领域扮演着最至关重要的角色，而月球的时间流逝方式和地球并不一样，这会导致一些工作出错或者无法开展。月球上的钟表走得更快由于潮汐锁定，月球有一面永远对着我们，所以可能有些人认为月球不会有白天和黑夜的变化。实际上月球也在自转，太阳也会照到它不同区域，所以月球是有昼夜之分的，只是因为潮汐锁定，它的自转和公转周期保持一致，相当缓慢，它的白天和黑夜都差不多有2周左右时间。地球的一天24小时是根据白天黑夜定义的，这似乎不是很适合月球，这是制定月球标准时间的原因之一，但并不是主要原因。最主要的原因是月球的引力比地球小很多，这导致那里的时间走得比地球上更快，如果在月球的航天器或者宇航员同样引用地球标准时间的话，那么每天那里的表都会快走大约 58.7 微秒（后面我会解释为什么这个误差无法接受），这个就是所谓的时间膨胀。爱因斯坦是最早发现这一点的科学家，他最初相信光速是恒定的，并以此推导出狭义相对论。爱因斯坦对光速不变的解释是，光速对任何参考系都是不变的，无论你多快，光速相对你都不变。图：移动火车A射出的箭比禁止的B会快，但光速不同，它是一样的不仅如此，如果有两个人同时移动，无论这两个人的速度相差多少，光速相对这两个人都是一样的，比如你以99%光速移动，而另外一个人以1%的光速移动，但是光速相对你们两个人的速度都是一样的。这个很难理解，非常反直觉，但是爱因斯坦天才地方就是找到了解释方案，他认为在运动过程中时间发生了变化。你的时间和另外一个人的时间是不一样的，你的速度更快，则时间流逝更慢，所以你看到的光速和另外一个人看到的光速一样。这就是狭义相对论，它解释了速度的时间膨胀，这个已经在观测实验中得到验证。由于空间站的速度更快，所以上面携带的原子钟记录下了更慢的时间，另外科学家也已经用原子钟观察到速度低于10米每秒的速度时间膨胀。在狭义相对论之后，爱因斯坦又开始思考引力，他同样用时间的相对流逝解释了引力的本质，这便是广义相对论。我们可以不用理解广义相对论具体内容，只需要知道引力也会导致时间膨胀，而且是你处在引力越大的地方时间流逝越慢。这点同样已经通过原子钟观察到高度差仅为1米的地球表面的引力时间膨胀，这个实验和我前文提到的“10米每秒的速度时间膨胀”都是在2010年就已经完成的。月球引力和地球不一样，所以时间自然就不一样了，时间膨胀可以通过公式计算出来，我这边找到现成的答案，月球上每天会比地球快58.7 微秒一年差不多少快个0.02秒。那么，现在还有一个问题，真的有必要为了这一年的0.02秒误差来设置一个月球独立的时间吗？为什么同步非常重要？如果你经常使用计算机并试图解决一些计算机上网故障的话，你可能会涉及到把时间同步一下的操作。我个人这样操作过很多次，特别是计算机普及度还不是很高的年代，每次网络无法连接的时候，通常只要重新同步一下电脑的时间，就可以正常上网了。老实说，我并不知道其中的原因，也从来没有去了解过为什么同步时间就可以重新上网，但是为了写这篇文章，我简单了解了下其中的原因。其实为了互联网的安全，保护你我的个人隐私，以及你的个人电脑访问服务器时免受第三方攻击，这里有一个所谓的公钥证书系统，在你每次访问网站时它都会给你建立一个远程方的身份证书，从而提高安全系数。这个公钥证书系统的关键就是时间，如果你电脑的时间没有同步的话，就无法正确建立这个证书，自然就无法对外访问了。另外，我们现在许多线上交易，为了提高安全系数，有一个时间戳（其实现在文件、事件、图像等都引入了这个）概念指的是数据在某个特定时间点是完整存在过了，这样可以确保第三方在之后无法篡改这些数据。总得来说，如果你要在月球使用互联网相关的服务，就必须时间同步，不然数据会出错，如果要取消时间相关设定，那么安全就无法保障。你可能会问，我们的北京时间和其它地方时间难道是一样的吗？虽然，世界各个地区的人根据自己所在地球的位置来设置时间也就是所谓的时区，但全球所有时区都是根据单一协调世界时 (UTC) 定义的。协调世界时由位于法国巴黎的国际计量局制定，它使用全球各地的原子钟组合创建，这些原子钟将自己的时间输入巴黎中央实验室，以确保每个国家的时钟同步，这便是全球互联网的基础。不过，互联网和线上交易并不是唯一需要根据时间来运行的东西，实际上更为重要的是全球导航系统，它也是以时间为基础的，这个在月球任务中最为重要。我们知道导航是根据卫星实现的，而卫星判断你的位置是根据时间，卫星信号会比地面上的当前时间晚几分之一秒到达，因此可以利用时间差以惊人的精度确定一个人在地球表面的位置。在卫星导航中，要想获得准确的位置，需要达到纳秒级的误差水平才行，而就像我们前面提到的，月球和地球的时间误差有58.7 微秒，如果在月球上同样使用协调世界时的话，那么将会出现严重的位置偏差。以前的登月任务是粗糙的，任务也单一，没有精细化的运作，而21世纪的登月任务明显已经进入了一个要在月球长期工作的阶段，所以创建月球的标准时间是必要的，有些科学家甚至已经提出了要创建火星，以及其它天体的时间了。最后不过，关于月球标准时间还有一个关键的问题，那就是到底由谁来创建，或者由谁牵头。其实不仅美国国家航空航天局在做这件事情，欧空局也早就在做了由于大家都有自己的优先事项和愿景，这让创建月球标准时间变得相当复杂。 ... PC版： 手机版：

地球自转变慢了，5年后一分钟只有59秒？

地球自转变慢了，5年后一分钟只有59秒？ 事实上，这样的表述并不准确，正确的表述应该为：2029年，某一个1分钟可能缩短为59秒，并且冰盖融化延后了这一天的到来。这到底是怎么回事呢？为什么1分钟还会减少成59秒呢？时间难道不是固定不变的吗？这又会对我们的生活产生哪些影响？我们的计时系统尽管时间似乎是均匀流逝的，但实际上我们已经调整了几十年每隔几年插入一个闰秒。为了更好地理解这个问题，首先需要了解下我们的计时系统。为确定时间，我们现在常见的时间系统包括三种，分别是：以地球自转周期为基准的世界时（Universal Time，UT1）以地球绕太阳公转周期为基准的历书时（Ephemeris Time，ET）以原子内部电子能级跃迁发射的电磁振荡频率为基准的原子时（International Atomic Time，法语：Temps Atomique International, TAI）世界时（UT1）是通过将地球自转一周的时间记为一天来确定的时间标准。它基于地球相对于平太阳的角度变化来划分时间刻度。世界时在航海和导航领域，以及天体测量和天文大地测量领域中，起到了重要作用。然而，由于地球自转的速度并不是恒定的，世界时的稳定性不足，难以完全满足现代科学研究和技术应用对极高精度时间的需求，比如天文观测和全球导航卫星系统（GNSS）。为了满足更高精度的实际需要，科学家们引入了原子时。具体来说，原子时是通过原子钟来实现的，而原子钟利用的是原子内部电磁振荡的周期来计时，这种振荡周期非常稳定。因此，原子时具有极高的准确度和稳定度，能够提供极其精准的时间标准，从而被广泛应用于科学研究、导航系统、通信网络等领域。铯原子钟 图片来源：维基百科在中国科学院国家授时中心空间锶原子光钟实验室，测量仪器显示相关实验信号。新华社记者 张博文摄967年，第十三届国际计量代表大会决定将秒的定义从天文秒改为原子秒，将铯-133原子无干扰的基态超精细能级跃迁对应辐射的9192631770个周期所持续的时间定为1秒，也就是说，将铯-133原子发出的辐射振动9192631770次所持续的时间定为1秒，称作国际单位制秒。这一决定标志着原子时的正式确立，并为后续的时间计量系统的发展奠定了基础。值得一提的是，为了实现我们国家标准时间的自主校准，中国科学院国家授时中心以张首刚研究员为代表的科学家们长期扎根西部，甘于寂寞，攻关十余年，成功研制高稳定连续运行冷原子铯喷泉基准钟，把我国标准时间与国际标准时间的偏差从100纳秒减小到5纳秒内。一分钟为什么会变成59秒？以地球自转为参考的世界时，一直是国际标准时间产生的重要参数之一。一天被分为24小时，1小时60分钟，一分钟60秒，世界时刻反映了地球相对于宇宙背景的转动角度，这是很重要的。而采用原子时是一种非常准确、不变的时间定义方法，但它也带来了一个令人不安的后果：原子时与地球自转定义的世界时不太匹配。原子时与世界时之间的差异。图片来源：文献[1]几个世纪以来，时间测量的稳定度不断提高，使我们能够看到地球的自转速度并不恒定，这就会使原子时和世界时之间产生差异。为了兼顾这两种需要，便引入了协调世界时（Coordinated Universal Time, UTC）系统。当国际原子时与世界时的时刻相差达到0.9秒时，就需要对协调世界时（UTC）进行调整，即增加或减少1秒，以尽量接近世界时，这就是所谓的闰秒（负闰秒，最后一分钟为59秒；正闰秒，最后一分钟为61秒）。这种添加闰秒的世界时就是协调世界时，也称世界标准时间，是目前使用最广泛的时间系统。自1972年UTC正式使用至今以来，地球自转一直处于不断减慢的趋势，协调世界时已经添加了27个闰秒，均为正闰秒。然而，自2020年年中以来，地球自转速率呈现加快趋势。因此科学家估计，在2029年，人类可能就需要首次减少1秒为“负闰秒”，对应的1分钟只有59秒，来保持原子钟时间与地球自转周期的同步。地球自转速度为何不恒定？在千年的时间尺度上，地球自转速度的变化受三个地球物理过程的影响。首先，海水和海底之间的摩擦会逐渐消耗地球自转的动能，从而减缓地球的自转速度，这就是所谓的潮汐效应。其次，由于冰期后回弹，地球形状会发生变化，变得更为扁平，使地球的惯性矩发生变化，降低了其自转速度。这类似于滑冰运动员在旋转时将手臂向身体两侧平伸以减速旋转的原理。最后，地球内部的一些过程，即地核和其外层（地幔、地壳）之间的相互作用和相互影响，例如地磁场变化和地幔对流，也会导致地球自转速度产生变化。根据美国国家航空航天局（NASA）和国际地球自转和参考系统服务（IERS）的数据，地球的自转速度确实在缓慢减慢。研究表明，地球自转周期每个世纪增加大约1.8毫秒。虽然这个变化看似微小，但在长时间尺度上，其累积效应却非常显著。例如，古代天文学家记录的日食时间与我们今天计算的时间存在显著差异。2500年前（大约春秋战国时期）观测到的日食时间与现代时钟相比，时钟误差约为4小时。原本，科学家预计由于这些地球物理过程的作用，地球自转速度的减缓将使得首个“负闰秒”在2026年到来。然而，卫星测量数据显示，从1986年开始，随着全球气候变暖加剧，格陵兰和南极的冰盖正在加速融化。这一现象导致海平面加速上升，进一步减缓了地球自转速度。由于冰盖融化和海平面上升的双重效应，地球的惯性矩增加，自转速度变得更慢，从而推迟了负闰秒的到来。极地冰层融化并向赤道移动，减缓了地球的自转速度。图片来源：文献[3]闰秒会带来什么影响？闰秒通常在世界协调时（UTC）6月30日或12月31日的23:59:60实施。闰秒的调整对日常生活的直接影响较小，人们往往感受不到闰秒所带来的变化。但对依赖精确时间同步的技术系统和应用领域，如计算机、金融、航空航天等领域，闰秒却有重要影响。例如，闰秒的加入或删除需要全球同步，对计算机系统的时间管理提出了挑战。2012年，多个大型网站就因为时间同步错误，导致服务器崩溃，出现了短暂的服务中断。2015年，闰秒再度来临时，工程师们修复了部分2012年出现的问题，但发现了新的问题。又如，每次闰秒调整，GNSS系统需要更新时间数据，以保证授时精度。如果未能及时调整，可能导致导航电文的不准确。与传统的增加一秒的闰秒不同，史无前例的负闰秒将会给许多依赖精确时间同步的系统带来新的挑战和不确定性。计算机和网络系统、金融系统等等往往已经设计好如何处理增加的正闰秒，但对如何处理减少的负闰秒则可能缺乏足够的准备。科学家们正在呼吁各界共同努力，为负闰秒的实施做好充分准备，以确保全球技术系统的稳定和安全。尽管闰秒的初衷是保持UTC与地球自转时间UT1同步，但闰秒的调整，特别是潜在的负闰秒，正不断增加时间同步系统的复杂性。有人提议实施幅度更大的校正，如闰分、闰时，以将调整时间延长至百年、千年；也有人建议停止校正，同时公布世界时和国际原子时之间不断增长的时刻差。2022年第27届国际计量大会决定，最迟不晚于2035年废除闰秒，改为闰分，即允许国际原子时与世界时的时刻相差在1分钟以内。并要求各方协商提出一个可以将“协调世界时”持续至少百年的新方案。随着科技的发展，新的时间同步技术会不断涌现，例如更精准的光钟和更加智能的网络时间协议，都可能为解决闰秒问题提供新的途径。参考文献[1] Tavella, Patrizia, and Jerry X. Mitrovica. "M... PC版： 手机版：