在全球航天领域掀起新一轮登月热潮的背景下,中国科研团队取得了一项重要突破——成功研发出全球首款“月球计时软件”,为未来月球精准导航和着陆任务提供了关键技术支撑。
月球与地球的引力环境存在显著差异,这一物理特性对时间计量产生了微妙影响。根据爱因斯坦广义相对论,月球上的时钟每天比地球快约56微秒。虽然这个数值在日常生活场景中几乎可以忽略,但对于以公里/秒速度运行的航天器而言,微秒级误差经过累积后,可能导致着陆点偏差超过百米。过去,由于月球探测任务频率较低,工程师们通常采用地球时间标准,仅在必要时进行临时修正。但随着多国探测器及宇航员将在月球表面和轨道同步开展工作,这种临时性方案已无法满足需求,建立统一的月球时间体系成为迫切需要解决的工程难题。
中国科学院紫金山天文台团队针对这一挑战,构建了融合月球弱重力场与空间运动特性的数学模型,实现了月球时间与地球时钟的高精度同步。该研究成果已发表于《天文学与天体物理学》期刊12月刊,数据显示其时间同步精度在千年观测尺度上仍可保持在数十纳秒级别。研究团队将复杂计算过程封装为即用型软件,用户仅需输入地球时间参数,即可直接获取经过引力与速度效应修正的月球时间,无需进行额外运算。
哈佛大学天文学家麦克道威尔指出,月球计时正从依赖地球的辅助方案转变为独立工程需求。他强调:"在月球建立类似GPS的定位系统(预计未来几年将实现)必须解决时间同步问题,因为微秒级误差在导航系统中会迅速放大,影响分钟级的时间计算精度。"中国团队开发的软件通过简化操作流程,将专业计算转化为可直接应用的技术工具,为月球导航系统建设奠定了基础。
该软件被命名为LTE440(月球时历表缩写),其核心功能是通过输入地球时间点,即时输出校准后的月球时间。研究团队通过追踪月地时差随时间的变化规律,将计算过程整合为自动化软件包。论文验证数据显示,即使进行千年级的时间累积计算,系统误差仍控制在两千万分之一秒以内,展现了极高的技术精度。
麦克道威尔评价称,虽然美国等国家也在开展相关研究,但中国团队率先提供了可直接应用的解决方案。他认为这体现了中国在月球探索领域的系统性布局,既保持技术开放性,又注重成果实用性。目前,研究团队正在开发软件的新功能,计划未来支持实时导航及月球时钟网络建设,为国际月球科研站等重大项目提供时间基准服务。








