Теория относительности бьёт по связи: как гравитация Марса создаёт помехи для межпланетного интернета

Вопрос о том, как именно течёт время за пределами Земли, перестал быть сугубо теоретическим и напрямую связан с будущими межпланетными миссиями. Новое исследование показало, что на Марсе время идёт быстрее, чем на нашей планете, и эта разница уже поддаётся точным расчётам. Об этом говорится в научной работе, опубликованной в журнале The Astronomical Journal.

Насколько Марс "опережает" Землю

Согласно расчётам учёных из Национального института стандартов и технологий США (NIST), марсианские сутки в среднем опережают земные на 477 микросекунд. При этом величина не является постоянной и может меняться в пределах ±226 микросекунд в зависимости от положения планеты на орбите и времени марсианского года. Это самое точное на сегодняшний день моделирование хода времени на Красной планете.

Исследование учитывает не только собственную гравитацию Марса, но и эксцентриситет его орбиты, а также влияние соседних небесных тел. В расчёты были включены гравитационные эффекты Солнца, Земли и Луны, что позволило получить более реалистичную картину, чем в прежних моделях.

Гравитация против орбиты

Хотя марсианские солнечные сутки (сол) длиннее земных примерно на 40 минут, а год длится 687 дней, решающим фактором оказывается теория относительности. Согласно ей, в условиях более слабого гравитационного поля время течёт быстрее. Поскольку притяжение на поверхности Марса примерно в три раза слабее земного, это создаёт эффект ускорения хода времени.

При этом ситуация осложняется вытянутой орбитой планеты. Более медленная орбитальная скорость Марса, напротив, стремится замедлить течение времени. Однако, как показали расчёты на уровне условного марсианского "ареоида" — аналога земного уровня моря на экваторе, — ускоряющее влияние слабой гравитации оказывается доминирующим.

Почему расчёты оказались столь сложными

Соавтор исследования, физик NIST Биджунат Патла, пояснил, что работа потребовала учёта взаимодействия сразу четырёх тел.

"Задача оказалась крайне сложной, поскольку потребовала учета гравитационного взаимодействия сразу четырех тел: Солнца, Земли, Луны и Марса", — отметил физик Биджунат Патла.

Даже расхождение в несколько сотен микросекунд имеет практическое значение. Современная связь между Землёй и Марсом сопровождается задержкой от 4 до 24 минут, а перспективные технологии межпланетной связи требуют всё более точной синхронизации времени.

Зачем это нужно будущим миссиям

Точный учёт разницы хода времени необходим для навигации и стабильной передачи данных. Как отмечают авторы работы, системы связи нового поколения нуждаются в синхронизации с точностью до долей секунды, а без корректного марсианского времени это будет невозможно.

Ведущий автор исследования Нейл Эшби подчёркивает, что до масштабного освоения Марса могут пройти десятилетия, однако проработка вопросов хронометража и навигации должна начинаться уже сейчас. Это создаёт основу для будущих исследовательских миссий, автономных баз и потенциальных поселений на Красной планете.