Uno de los objetivos generales del programa Artemis de la NASA es el de volver a la Luna y establecer un asentamiento humano, por lo que todos sus proyectos están enfocados en que esto sea una realidad en el mediano plazo que se le permite a la ciencia y que tenga la suficiente sostenibilidad. ¿Para qué? Poder chulear un peldaño necesario para llegar a Marte: su verdadero deseo.
No obstante, la Luna es una cima más cercana, por lo que en el ámbito de los sistemas de navegación por satélite para asentamientos humanos requerirán relojes atómicos locales. Por ello los científicos están averiguando qué hora guardarán. Naves que levitan con energía solar, nuevo proyecto de la NASA
La próxima década verá un resurgimiento en la exploración lunar, incluidas docenas de misiones y planes para establecer bases permanentes en la Luna. Los esfuerzos plantean innumerables desafíos. Entre ellos se encuentra una pregunta sutil, pero fundamental, que los metrólogos de todo el mundo están trabajando para responder: ¿qué hora es en la Luna?
La Luna actualmente no tiene un tiempo independiente. Cada misión lunar utiliza su propia escala de tiempo que está vinculada, a través de sus controladores en la Tierra, al tiempo universal coordinado, o UTC , el estándar contra el cual se establecen los relojes del planeta.
Pero este método es relativamente impreciso y las naves espaciales que exploran la Luna no sincronizan el tiempo entre sí. El enfoque funciona cuando la Luna alberga un puñado de misiones independientes, pero será un problema cuando haya varias naves trabajando juntas. Las agencias espaciales también querrán rastrearlos utilizando la navegación por satélite, que se basa en señales de tiempo precisas.
“No es obvio qué forma tomaría un tiempo lunar universal. Los relojes de la Tierra y la Luna, naturalmente, funcionan a diferentes velocidades, debido a los diferentes campos gravitatorios de los dos cuerpos. La hora lunar oficial podría basarse en un sistema de reloj diseñado para sincronizarse con UTC , o podría ser independiente de la hora de la Tierra”, precisó la revista Nature.
Representantes de agencias espaciales y organizaciones académicas de todo el mundo se reunieron en noviembre de 2022 para comenzar a redactar recomendaciones sobre cómo definir la hora lunar en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA) en Noordwijk, Países Bajos.
Las decisiones deben tomarse pronto, explicó Patrizia Tavella, citada por Nature, quien dirige el departamento de tiempo en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sèvres, Francia. Si no se establece una hora lunar oficial, las agencias espaciales y las empresas privadas encontrarán sus propias soluciones, resaltó. “Es por eso que queremos lanzar una alerta ahora, diciendo que trabajemos juntos para tomar una decisión común”.
La necesidad más apremiante de la hora lunar proviene de los planes para crear un sistema global de navegación por satélite (GNSS) dedicado a la Luna, similar a cómo el GPS y otras redes de navegación por satélite permiten un seguimiento preciso de la ubicación en la Tierra.
Las agencias espaciales planean instalar este GNSS lunar alrededor de 2030. La ESA aprobó un proyecto de navegación por satélite lunar llamado Moonlight en su reunión del consejo ministerial del 22 y 23 de noviembre de 2022 en París, y la NASA estableció un proyecto similar, llamado Lunar Communications Relay and Navigation Systems, hace unas semanas.
Hasta ahora, las misiones a la Luna han señalado sus ubicaciones utilizando señales de radio enviadas a grandes antenas en la Tierra en momentos programados. Pero con docenas de misiones planeadas, “simplemente no hay suficientes recursos para cubrir a todos”, expuso Joel Parker, un ingeniero que trabaja en navegación lunar en el Centro Goddard.
Como primer paso, a partir de 2024, la ESA y la NASA probarán derivar posiciones en la Luna utilizando débiles señales de navegación por satélite de naves con base en la Tierra. A continuación, los proyectos de GNSS lunar planean colocar satélites dedicados alrededor de la Luna, cada uno con su propio reloj atómico. Un receptor, por ejemplo en la superficie de la Luna, triangulará su posición utilizando el tiempo que tardan las señales del satélite en llegar.
La ESA ha planeado una constelación inicial de cuatro naves espaciales que cubrirían la navegación en el polo sur lunar, que alberga gran parte del agua de la Luna y es un objetivo importante para la exploración. El gran objetivo es establecer una hora lunar oficial para cooperar y comunicarse.
Otra pregunta abierta es si los astronautas usarían el tiempo lunar universal en todas las partes de la Luna. Aunque el tiempo lunar seguiría siendo la escala de tiempo oficial, sus usuarios podrían, como en la Tierra, querer compensarlo en zonas horarias que se vinculan con la posición del Sol en el cielo.
Según Nature, definir el tiempo lunar no es simple. Aunque la definición del segundo es la misma en todas partes, la teoría especial de la relatividad dicta que los relojes funcionan más lento en campos gravitatorios más fuertes. La atracción gravitacional de la Luna es más débil que la de la Tierra, lo que significa que, para un observador en la Tierra, un reloj lunar funcionaría más rápido que uno terrestre.
Se estima que un reloj lunar ganaría unos 56 microsegundos en 24 horas. Comparado con uno en la Tierra, la velocidad de un reloj también cambiaría sutilmente dependiendo de su posición en la superficie lunar, debido a la rotación de la Luna, explicó Tavella. “Este es un paraíso para los expertos en relatividad, porque hay que tener en cuenta muchas cosas”, añadió.
La alternativa sería utilizar la salida sintetizada de los relojes atómicos lunares como el propio tiempo independiente y continuo de la Luna, y rastrear su relación con UTC . De esa manera, incluso si se pierde la conexión con la Tierra, los relojes en la Luna seguirán coincidiendo entre sí y permitirán una navegación y comunicaciones seguras.
Los metrólogos también deberán decidir en qué parte de la Luna colocar los relojes maestros. Al igual que en la Tierra, la altitud de los dispositivos afectará la velocidad de tictac. Los relojes podrían estar en órbita lunar o en la superficie.
Con la ayuda de la ESA, la NASA está desarrollando una red llamada LunaNet, para la cual espera obtener la aceptación internacional. LunaNet consiste en un conjunto de reglas que permitirían que todos los sistemas de computación, comunicación y navegación por satélite lunares formen una sola red similar a internet, independientemente de la nación que los instale. Establecer la hora lunar es parte de un panorama mucho más amplio.
“La idea es producir un Internet del Sistema Solar. Y la primera parte sería en la Luna”, estableció Cheryl Gramling, científica de la NASA.
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