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Que horas são na lua? Os EUA e a China discordam
Se você estiver do lado de fora do antigo Corn Exchange em Bristol, verá um relógio com ponteiros de dois minutos acima da entrada. Um ponteiro está acertado para o horário de Londres, o outro para o de Bristol – dez minutos atrasado. O atraso ocorre porque o sol atinge seu pico na segunda cidade um pouco depois da primeira.
É claro que, quando se trata de agendar qualquer coisa com limites além de uma cidade, ter duas representa um problema. É por isso que, em 1840, a empresa britânica Great Western Railway impôs o que chamou de “Tempo Ferroviário” em toda a sua rede de trens, estabelecendo o Horário de Greenwich como o primeiro horário padronizado. E ainda é o fuso horário usado hoje no Reino Unido. No entanto, quando várias cidades se recusaram a adotar a hora estabelecida pelo Observatório Real de Greenwich, a solução foi usar ponteiros de dois minutos em vez de um. E assim surgiu o relógio de três ponteiros.
Esse compromisso poderá repetir-se em breve num local menos provável: a lua.
Os EUA e a China, as duas maiores potências espaciais, discordam sobre que horas são na lua. Isso é um problema porque os especialistas dizem que os satélites de um país não conseguirão coordenar-se com as naves espaciais do outro durante futuras missões espaciais – o que poderá causar riscos de acidentes.
A Casa Branca tem encarregado NASA com o estabelecimento Tempo Lunar Coordenado (LTC) como hora universal na Lua, o que estabeleceria o padrão para o sistema de satélites LunaNet da NASA. Mas a China tem outras ideias.
O Programa Chang’e da China, em homenagem ao Deusa que voou do Terra à Lua no folclore chinês, é o único programa espacial com satélites retransmissores lunares ativos, Queqiao-1 e Queqiao-2. Esses satélites retransmissores são a primeira base de uma missão em toda a Lua GPS sistema destinado a futuras missões espaciais poderia confiar, o que significa que eles competem com o LunaNet da NASA – e devido à forma como o GPS funciona, esses satélites precisarão de uma situação de tempo padronizada. A China é também a única potência espacial que aterrou naves espaciais no outro lado da Lua, onde os sinais de rádio da Terra estão bloqueados, provando que pode coordenar aterragens sem depender de comandos nacionais.
Por outras palavras, embora os EUA superem a China em termos de missões espaciais totais, os satélites retransmissores poderão dar à China uma vantagem quando se trata de estabelecer o primeiro sistema GPS lunar para futuras aterragens na Lua. A China também não concordou em usar o LTC para este sistema, levantando a possibilidade de que os padrões de cronometragem possam divergir.
Corrida Lunar 2.0
No ano passado, especialistas avisado Senadores dos EUA que a China está preparada para vencer a corrida lunar – a corrida do século 21 para garantir os recursos lunares estabelecem uma presença humana na Lua – a menos que as operações espaciais recebam mais financiamento. Os cientistas apontaram ainda questões de financiamento que poderia impactar a liderança dos EUA na arena lunar e vacilante compromisso político para Portal, a estação espacial destinada a servir o Programa lunar Artemis.
As empresas privadas de viagens espaciais também esperam que os governos estabeleçam padrões internacionais antes de gastarem dinheiro em equipamentos caros. Se a China estabelecer os padrões antes dos EUA, as empresas privadas poderão investir em clientes chineses, dando ao país uma vantagem sobre os concorrentes.
“Se todos tiverem os seus próprios padrões, a complicação aumenta para o utilizador e para os fabricantes”, diz Bijunath Patla, físico teórico do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST). “Portanto, há uma chance de cometer alguns erros, erros e trocas, e depois ter um acidente.”
O GPS funciona fazendo com que os satélites transmitam sinais de hora. Se os relógios dos satélites discordarem, mesmo que por um microssegundo, o posicionamento do GPS pode mudar centenas de metros. Numa aterragem de emergência, essa diferença pode revelar-se dispendiosa, ou mesmo fatal, no caso de uma missão de voo espacial tripulado.
Se você tirar o celular do bolso ou olhar para o canto direito do seu laptop para verificar a hora, a hora precisa foi coordenada por centenas de relógios atômicos.
Os relógios atômicos criados pelo NIST medem a oscilação das microondas, as oscilações ascendentes e descendentes da energia. Os átomos de césio nos relógios absorvem energia de micro-ondas apenas quando as oscilações atingem 9.192.631.770 ciclos por segundo.
Como todos os átomos de césio são iguais, cada relógio atômico mede exatamente o mesmo segundo que qualquer outro relógio atômico. A sua invenção levou ao padrão universal de tempo que usamos hoje, substituindo o tempo estabelecido pelo Observatório Real de Greenwich em 1800.
O Tempo Atômico Internacional foi desenvolvido a partir do relógio atômico, definido pelos “relógios de treliça” ópticos e “relógios de fonte de césio” do NIST, com o recentemente inventado “relógio nuclear”Definido para tornar o padrão ainda mais preciso, marcando de acordo com as flutuações dos núcleos de tório-229.
A hora em nossas telas vem de mais de 80 países que trabalham com seus próprios relógios atômicos para calcular a hora. O Observatório Naval dos EUA é um deles, submetendo a hora dos seus relógios atómicos em Washington DC e no Colorado a uma organização internacional de cronometragem em França.
Com sede num subúrbio de Paris, o Gabinete Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) recolhe o tempo de dezenas de laboratórios científicos em todo o mundo e utiliza os dados dos seus relógios atómicos para produzir o tempo médio ponderado, o que chamamos de Tempo Universal Coordenado (UTC).
O BIPM envia correções para cada país, que recalibram seus próprios relógios para UTC. Os países transmitem essas correções aos seus satélites, que então transmitem a hora padronizada às torres de celular. O resultado aparece em nossos telefones.
Mas embora os nossos métodos de cronometragem sejam universais, o tempo em si não o é.
Espaço-tempo
Se o padrão atômico internacional estivesse em vigor desde o Big Bang, afirma o NIST, não teria ganho ou perdido um único segundo desde o início do universo.
A maneira como vivenciamos o tempo depende da gravidade. A gravidade que sentimos na Terra é determinada pela massa e pelo raio do nosso planeta. Longe da gravidade da Terra, o espaço-tempo se comporta de maneira diferente.
Se um gêmeo idêntico permanecesse na Terra, mas o outro viajasse para um buraco negro, onde a matéria é comprimida, ambos vivenciariam o tempo de maneira diferente. Se o gêmeo no buraco negro pegasse um relógio atômico e de alguma forma sobrevivesse, eles retornariam à Terra e descobririam que seu gêmeo havia morrido, junto com todos que conheciam. Centenas de milhões de anos teriam se passado, de acordo com o relógio que permaneceu na Terra, enquanto o relógio atômico deles teria tiquetaqueado apenas por um curto período de tempo.
“O tempo dessa pessoa está sendo retardado pela gravidade, seu tempo está passando mais devagar”, diz Patla. “É a mesma coisa com a Terra e a Lua. Os relógios realmente andam mais rápido.”
Devido à física do espaço-tempo, a coordenação de missões com satélites distantes da gravidade da Terra torna-se cada vez mais difícil.
Na Lua, os relógios funcionam cerca de 56 microssegundos mais rápido que os relógios da Terra. Embora todos concordem com a matemática, nem todos concordam sobre quem deve dar corda no relógio.
Devido à diferença, as potências espaciais precisam concordar em converter a discrepância em UTC, ou equivalente que funcione em satélites que coordenam missões espaciais. Sem acordo, o equipamento de engenharia que depende do GPS poderá divergir e as missões poderão revelar-se perigosas nos próximos anos, especialmente com o aumento previsto nas aterragens espaciais.
Com o objetivo de pousar uma tripulação na Lua 2030a agência espacial chinesa planeia estabelecer uma base lunar até 2035, a partir da qual poderão ser preparadas operações de mineração de asteróides ou futuras missões a Marte. Os relógios atômicos de Marte funcionam cerca de 477 microssegundos mais rápido por dia, levando a sugestões de uma Fuso horário de Marte. Mas Patla diz que um fuso horário separado para Marte pode ser muito complicado.
Já era hora
Quase todas as potências espaciais têm como alvo o pólo sul da Lua, onde cargas de água congelada, presumivelmente ali encontradas, podem ser convertidas em hidrogénio para utilização como combustível de foguetões em futuras missões espaciais. Sair da Lua consome menos combustível do que sair da atmosfera da Terra, embora a montagem de foguetes na Lua nunca tenha sido tentada.
Mas o pólo sul da Lua está marcado por crateras de impacto e montanhas irregulares, o que poderia tornar a aterragem ali mais arriscada. Num momento histórico, a Índia foi a primeira nação a pousar uma nave espacial lá em 2023 — e centenas de lançamentos de vários países estão programados nas próximas décadas para alcançar o mesmo feito. À medida que essas tentativas de lançamento começam a acontecer, a conversão entre diferentes horários de satélite em caso de emergência pode ser perigosa.
Felizmente, há mais colaboração entre as agências do que alguns poderiam suspeitar. O NIST mantém check-ins com o Observatório da Montanha Roxa da China, que segundo Patla são puramente consultivos, para que os dois países possam coordenar melhor suas atividades no espaço.
A China anunciou sua própria estrutura matemática para cronometragem, as Efemérides do Tempo Lunar (ou LTE440), que poderia complementar o Tempo Lunar da NASA, construindo uma conversão mais robusta entre os dois países. A matemática e a física não estão em disputa, acrescenta Patla, um facto que deverá dar algum conforto aos decisores políticos.
“A maior parte do mundo usa o UTC e, portanto, há um incentivo para que todos sigam o melhor caminho para chegar lá”, diz Patla. “Se quisermos ter uma economia lunar e se quisermos ter uma presença sustentada na Lua, então os padrões seriam úteis para ligar o tempo da Lua ao tempo da Terra.”
