Auf dem Mond gehen Uhren anders und die Nasa hat es genau berechnet

Mit dem Fokus auf die bevorstehenden bemannten Mondmissionen, die nach Jahrzehnten wieder stattfinden, haben sich die NASA-Ingenieure entschlossen, die Geschwindigkeit der Zeit auf dem Mond genauer zu untersuchen. Dank der unterschiedlichen Gravitationsfelder vergeht die Zeit auf dem Mond schneller als auf der Erde. Bis 2026 soll es daher eine eigene Mondzeit geben. Im ersten Schritt wurde nun errechnet, wie schnell irdische Uhren auf dem Mond tatsächlich ticken würden.

Warum braucht es eine eigene Mondzeit?

Es mag merkwürdig klingen, doch es ist real. Nach der allgemeinen Relativitätstheorie kann die Zeit in verschiedenen Gravitationsfeldern unterschiedlich schnell vergehen. Je stärker die Schwerkraft, desto langsamer vergeht die Zeit und umgekehrt. Kurz gesagt: Durch die große Masse vergeht die Zeit auf der Erde langsamer als auf dem Mond.

Bisher war es nicht notwendig, diesen Zeitunterschied zu berechnen. Mit mehr bemannten Missionen und der Aussicht auf eine dauerhafte Besiedlung der Mondoberfläche müssen jedoch sämtliche Kommunikations- und Navigationssysteme zwischen den beiden Himmelskörpern synchronisiert werden. So können wir diesen Unterschied berücksichtigen.

Wie viel schneller rennt die Zeit auf dem Mond?

Im April setzte das US-Büro für Wissenschafts- und Technologiepolitik der Nasa eine Frist bis 2026 für die Einführung einer koordinierten Mondzeit (LTC), ähnlich der koordinierten Universalzeit (UTC) auf der Erde. Damals wurde noch geschätzt, wie unterschiedlich eine auf der Erde geeichte Uhr auf dem Mond laufen würde.

Arati Prabhakar, Direktorin des Office of Science and Technology Policy der US-Regierung, erklärte in einem Memo aus dem April, dass eine solche Uhr auf dem Mond durchschnittlich 58,7 Mikrosekunden pro Tag schneller laufen würde als auf der Erde. Zusätzlich würden regelmäßige Schwankungen dazu führen, dass die Zeitmessung auf dem Mond zunehmend von der auf der Erde abweicht.

Ein Team des Nasa Jet Propulsion Laboratory am Caltech hat nun die mathematischen Grundlagen für eine genauere Messung der Zeit auf dem Mond geschaffen. Ihr Ergebnis: Die Zeit auf dem Mond vergeht um 0,0000575 Sekunden (57,50 Mikrosekunden) pro Tag schneller. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Festlegung einer standardisierten LTC. Künftiige Aktivitäten auf dem Mond lassen sich somit besser koordinieren.

Wie die Differenz berechnet wurde

Ein wesentlicher Faktor zur Berechnung des Zeitunterschieds zwischen Erde und Mond besteht darin, auch die Zeitdifferenzen zwischen der Erde, dem Mond und dem Baryzentrum des Sonnensystems zu berücksichtigen – dem Gravitationszentrum, um das sich das gesamte Sonnensystem (einschließlich der Sonne) dreht.

Das Forschungsteam legte einen synchronisierten Referenzrahmen zwischen Erde und Baryzentrum fest. Danach führte es eine Reihe mathematischer Transformationen durch, um die Zeitdifferenz zwischen Erde und Mond über die bisherigen Schätzungen hinaus zu präzisieren. So gelangten sie zu dem bislang genauesten Ergebnis.

Mit dieser neuen Zahl können zukünftige Mondmissionen hoffentlich reibungsloser verlaufen und die Sicherheit aller Beteiligten gewährleisten.