최근 달 탐사가 세계 각국의 관심을 끌면서 달 표준시를 어떻게 정의하는가가 과학계의 새로운 관심사가 됐다. 1월 12일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(South China Morning Post) 보도에 따르면 중국과학원 보라색 산 천문대는 지난달 세계 최초의 '달 타이밍 소프트웨어'를 공식 출시해 달과 지구의 시간을 정확하게 변환했다.
일반 상대성 이론에 따르면 달의 중력은 지구의 6분의 1 정도에 불과하기 때문에 달의 시간은 지구보다 달에서 하루에 약 56마이크로초 더 빠르게 흐른다. 이러한 작은 오류가 합쳐져 정확한 타이밍이 필요한 우주 임무에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.
달과 지구 사이의 시간 변환 문제를 해결하기 위해 Purple Mountain Observatory의 연구원들은 달의 약한 중력과 우주에서의 달의 움직임을 고려한 모델을 구축하여 달에서 일어나는 사건이 지구의 시계와 정확하게 동기화될 수 있도록 했습니다. 지난 달 Purple Mountain Observatory는 음력 및 달력 제품인 LTE440을 공식 출시했습니다.
국제우주정거장에서 미국 우주비행사 매튜 도미닉이 찍은 달 사진
중국과학원(China Academy of Sciences)에 따르면, 달 표준시를 정의하고 구성하는 핵심 연결 중 하나는 달 좌표 시간과 태양계 질량 중심 기계적 시간 간의 일치성을 명확히 하는 것입니다. 결과적으로, 달 표준시는 지구 시간과 협정 세계시로 변환될 수 있으며, 이는 지구 시간으로 추적 가능해야 하는 달 표준시에 대한 국제 도량형국의 정의를 충족합니다.
그러나 달 좌표 시간과 질량 중심 기계적 시간 사이의 변환은 달의 매우 복잡한 다물체 운동과 태양계의 모든 천체가 달에 가하는 역동적인 중력장에 의해 결정됩니다. 기존의 국제환산식은 모두 급수근사이론을 사용하고 있어 계산결과의 정확도가 낮고, 계산과정이 번거롭고, 직접 사용할 수 있는 산출물이 부족합니다.
이를 위해 연구팀은 태양, 행성, 주대 소행성, 카이퍼대 천체의 가장 정확한 궤도 정보를 이용해 달 좌표 시간과 질량 중심 기계적 시간의 정확한 변환을 달성했다. 누적오차는 1,000년이 지나도 1/20000000초를 넘지 않습니다. 연구팀은 사용자가 한 단계만으로 달 좌표의 정확한 변환 결과를 얻을 수 있도록 엔드투엔드 소프트웨어 패키지 제품을 추가로 개발했습니다.
관련 연구 결과가 Astronomy and Asphysics 저널에 게재되었습니다.
미국 하버드-스미스소니언 천체물리학센터의 천문학자 조너선 맥도웰은 달의 시간 결정이 진정한 공학적 요구가 되고 있으며 더 이상 과거처럼 지구 시간을 기준으로 사례별로 다룰 수 없다고 말했다.
그는 우주선의 항법 시스템에서 마이크로초 수준의 오류가 상당한 영향을 미쳐 분 단위의 시간 척도 계산 결과에 영향을 미칠 수 있다고 지적했습니다. "몇 년 안에 특히 정확한 착륙 위치를 위해 필요할 수 있는 달에서 GPS와 같은 시스템을 사용하려면 이 문제를 해결할 방법을 찾아야 합니다."
맥도웰은 미국에서도 비슷한 작업이 이뤄지고 있지만 직접 사용할 수 있는 '달 타이밍 소프트웨어'에 대해서는 들어본 적이 없다고 말했다. 그는 “이는 중국이 달에 부여하는 중요성을 반영하며 달 관련 연구 공유에 매우 개방적”이라고 말했다.
사우스 차이나 모닝 포스트(South China Morning Post)는 과거에는 달 탐사 임무의 수가 너무 적어 시간 오류 문제가 거의 "부적절"했으며 엔지니어가 지구 시간을 기준으로 필요에 따라 각 임무를 개별적으로 수정할 수 있었다고 밝혔습니다. 그러나 달 탐사가 세계 항공우주 분야의 초점이 되면서 앞으로는 점점 더 많은 우주선, 심지어 유인 우주선도 달에 갈 것이며, 오류 문제를 해결하기 위한 일시적인 해결책을 사용하기 어려울 것입니다.
또한 시간 기준을 설정하는 것은 달 임무를 조정하는 데 중요할 뿐만 아니라 정치적 영향력의 상징이기도 합니다. 예를 들어, 사우스 차이나 모닝 포스트(South China Morning Post)는 1884년 영국이 그리니치 천문대 위치를 본초 자오선의 기준점으로 설정하기로 한 결정을 인용했습니다. 이는 편의를 위한 것일 뿐만 아니라 당시 세계 항해, 무역 및 과학 분야에서 영국의 지배적 위치를 반영했습니다.