Op het maanoppervlak verloopt de tijd per dag 57 microseconden sneller dan op aarde. Dat is van belang bij het definiëren van een tijdzone voor de maan.

Zoals het klokje op de maan tikt, tikt het nergens. De tijd op het maanoppervlak gaat volgens nieuwe berekeningen per dag 57 miljoenste van een seconde sneller dan op aarde. Dit verschil kan van cruciaal belang zijn bij toekomstige verkenningen van de maan.

Binnen enkele jaren hoopt de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA voor het eerst in meer dan een halve eeuw mensen naar de maan te brengen. Ook hebben in de afgelopen twee jaar zes onbemande ruimtevaartuigen geprobeerd op de maan te landen. Toch is onze lunaire tijdwaarneming niet op orde.

Toeval speelde een grote rol  bij veel spectaculaire  kosmische ontdekkingen
LEES OOK

Toeval speelde een grote rol bij veel spectaculaire kosmische ontdekkingen

Het heelal zit vol verrassingen. We moeten toevallige ontdekkingen in de wetenschap omarmen, zegt astrofysicus Chris Lintott.

‘We anticiperen op een langdurige aanwezigheid op de maan’, zegt onderzoeker Cheryl Gramling van NASA’s Goddard Space Flight Center in Maryland. ‘Aardse systemen zoals gps geven de tijd weer tot op het niveau van nanoseconden. Als je op de maan wil landen of navigeren en daarbij gevaarlijke gebieden wil vermijden, dan is zulke precisie van belang.’

Om dit probleem aan te pakken, kreeg NASA onlangs de opdracht van het Witte Huis om voor het einde van 2026 een gecoördineerde maantijd (LTC) te creëren, naar analogie met de gecoördineerde wereldtijd (UTC).

Zes keer zo zwak

Op de maan is de zwaartekracht ongeveer zes keer zo zwak als op aarde. Uit Albert Einsteins algemene relativiteitstheorie volgt dat de tijd er daardoor sneller verstrijkt.

Onderzoeker Slava Turyshev van NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Californië en zijn collega’s hebben het verloop van de tijd op aarde en de maan berekend ten opzichte van het centrum van het zonnestelsel. Uit de berekeningen blijkt dat de tijd op het maanoppervlak per (aardse) dag 57,5 microseconden (0,0000575 seconden) sneller tikt dan op het aardoppervlak. Dat betekent dat astronauten die vijftig jaar op de maan blijven, na die tijd ongeveer een seconde ouder zijn dan wanneer ze op aarde waren gebleven.

‘Op basis van deze berekeningen kun je alle systemen op de maan synchroniseren’, zegt Turyshev. ‘Vanuit theoretisch oogpunt is de kwestie van de maantijd met succes afgehandeld.’

Eén tijdzone

In februari volgde uit een ander onderzoek dat de tijd op het maanoppervlak 56 microseconden sneller tikt dan op aarde. Dit getal was gebaseerd op een analyse van de banen van de twee objecten.

Als je beschikt over meerdere resultaten, kun je een nauwkeurige LTC creëren, zegt Gramling. ‘De wiskunde achter deze onderzoeken zal moeten worden samengevoegd om alle vergelijkingen te laten kloppen’, zegt ze. Verder merkt ze op dat de maan waarschijnlijk in eerste instantie slechts één tijdzone zal hebben, die voor elk punt op het oppervlak zal gelden.

Nul-dag

Uiteindelijk zal een aantal instanties, waaronder het Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten en de Internationale Astronomische Unie, een definitie van de maantijd opstellen. Vervolgens moeten de landen die zich bezighouden met maanonderzoek beslissen of ze deze aanduiding wel of niet overnemen.

Het definiëren van de maantijd vereist ook dat we een datum vaststellen waarop we beginnen met het bijhouden van maanseconden ten opzichte van aardse seconden. Op dezelfde manier is ooit afgesproken dat de internationale atoomtijd, gemeten met atoomklokken, op 1 januari 1977 zou beginnen.

‘Op een gegeven moment moeten we het eens worden over de ‘nul-dag”,  zegt Turyshev. Volgens Gramling zou je idealiter atoomklokken op de maan plaatsen, zodat je vanaf die dag de tijd ten opzichte van de aarde in de gaten kunt houden. ‘Er gaat niets boven het echte meten’, zegt ze.