Deshalb muss der Mond eine eigene Zeitzone bekommen

Wir können herausfinden, wie spät es irgendwo auf der Erde ist. Doch da der Mond eine wichtige Rolle bei der Erforschung des Weltraums spielen wird, ist den Wissenschaftlern jetzt klar, dass sie auch bestimmen müssen, wie spät es dort ist.

Romilly Lockyer/The Image Bank/Getty Images Plus

Von Tammy Awtry

31. Mai 2023 um 6:30 Uhr

Ein kurzer Blick auf Ihre Uhr oder Ihr Telefon verrät Ihnen die Ortszeit. Es ist ziemlich einfach, die Uhrzeit an einem anderen Ort herauszufinden – wenn Sie die Zeitzone kennen. Aber was ist, wenn Sie die Zeit irgendwo außerhalb der Erde wissen möchten, beispielsweise auf unserem Mond? Tatsächlich weiß niemand, wie spät es auf dem Mond ist. Und das könnte zukünftige Astronauten vor große Probleme stellen. Aus diesem Grund arbeiten Wissenschaftler hart daran, herauszufinden, wie spät der Mond sein sollte.

Es ist 50 Jahre her, seit der letzte Astronaut den Mond betrat. Eine feste Mondzeit habe es damals noch nicht gegeben, betont Jörg Hahn. Bei kurzen Missionen könnten Astronauten problemlos die Zeit einhalten, die ihre Teamleiter auf der Erde nutzen. Hahn ist Ingenieur in den Niederlanden. Er arbeitet für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) in Noordwijk-Binnen.

Aber der Mond ist dabei, ein wichtiger Akteur bei der Erforschung des Weltraums zu werden – und bei längeren Missionen. Raumfahrtbehörden auf der ganzen Welt sehen darin das Potenzial für große wissenschaftliche Entdeckungen. Das Artemis-Programm der NASA bereitet sich darauf vor, Astronauten möglicherweise innerhalb von zwei Jahren zurück zum Mond zu schicken.

Es werden dauerhafte Stützpunkte eingerichtet, in denen Astronauten leben und Mondforschung studieren können. Dort werden sie Systeme zur Kommunikation untereinander und mit der Erde testen und lernen, wie man das Leben auf dem Mars ermöglicht. Und wenn wir bereit sind, zum Mars zu reisen, wird der Mond unsere Startrampe sein.

Wissenschaftler haben erkannt, dass sie eine offizielle Mondzeit benötigen, um solch große Pläne effizient umzusetzen. Doch die Bestimmung der Mondzeit ist keine einfache Sache. Es gibt viele Dinge zu bedenken und zu vereinbaren. Außerdem verläuft die Zeit auf dem Mond anders als auf der Erde. Daher wird die Mondzeit immer nicht mit der Zeit übereinstimmen, die irgendjemand auf unserem Planeten erlebt.

„Wenn wir wollen, dass [Menschen] den Mond und später den Mars bevölkern“, erklärt Hahn, brauchen wir eine Referenzzeit für den Mond – „wie wir sie auf der Erde haben.“ Die Festlegung der Mondzeit würde es Astronauten ermöglichen, zusammenzuarbeiten und ihre Tage zu organisieren. Es würde Chaos geben, wenn jeder seine eigene Zeit verfolgen würde.

Auf der Erde basieren Uhren und Zeitzonen auf der sogenannten koordinierten Weltzeit (UTC). (Diese Referenzzeit entspricht der alten Greenwich Mean Time oder GMT in England.) Beispielsweise ist New York City UTC–5. Das bedeutet, dass es fünf Stunden hinter der UTC-Uhr liegt. Bei UTC+1 ist Paris, Frankreich, der UTC-Zeit eine Stunde voraus.

Die Mondzeit könnte sich mit UTC synchronisieren – oder unabhängig davon ticken.

Manche Leute bevorzugen es, die Mondzeit auf UTC zu basieren. Schließlich kennen Astronauten es bereits. Der Astrophysiker Frédéric Meynadier wiederum hält dies für die beste Lösung. Meynadier arbeitet beim Bureau of Weights and Measures (BIPM) außerhalb von Paris. Seine Aufgabe ist es, die UTC im Auge zu behalten. Mit anderen Worten: Er ist ein professioneller Zeitnehmer.

„Ich bin voreingenommen, weil ich mich um UTC kümmere“, gibt Meynadier zu. „Das U in UTC steht für universal.“ Und seiner Meinung nach sollte es buchstäblich „überall verwendet werden. Ich denke, am Ende ist die Zeit für die Menschheit an die Erde gebunden. Unsere Biologie ist damit verbunden.“

Er bezieht sich auf die Tatsache, dass das meiste Leben auf der Erde in einem etwa 24-Stunden- oder Tageszyklus abläuft. Es ist als zirkadianer Zyklus bekannt. Es bestimmt, wann wir schlafen, essen oder Sport treiben sollen.

Aber ein Mondtag dauert ungefähr 29,5 Erdentage. Unser Körper ist nicht darauf ausgelegt, mit etwa einmonatigen Tagen zurechtzukommen. Wenn wir versuchen, die Mondzeit auf die UTC-Zeit zu beziehen, während wir versuchen, einen 24-Stunden-Tag aufrechtzuerhalten, könnte dies dazu führen, dass unser Körper einen gesünderen Zeitplan einhält, argumentiert Meynadier.

Wöchentliche Updates, die Ihnen helfen, Science News Explores in der Lernumgebung zu nutzen

Danke fürs Anmelden!

Beim Anmelden ist ein Problem aufgetreten.

Dann ist da noch das Problem der Navigation. Um unseren Standort zu kennen, müssen wir die Uhrzeit kennen.

GPS-Empfänger (Global Positioning System) sind überall um uns herum, auch in unseren Smartphones und in vielen Autos. GPS sagt uns, wie wir dorthin gelangen, wo wir wollen, und wie wir nach Hause kommen, wenn wir uns verlaufen haben. Dazu nutzt es Satelliten und Empfänger.

Mehr als 30 GPS-Satelliten kreisen hoch über der Erde. Sie senden ständig Signale aus, die der Empfänger in Ihrem Smartphone hören kann. Da Ihr Telefon weiß, wo sich jeder Satellit im Weltraum befindet, kann es berechnen, wie lange es gedauert hat, bis das GPS-Signal Sie erreicht hat. Um Ihren Standort zu bestimmen, berechnet ein GPS-Empfänger, wie weit Sie von vier Satelliten entfernt sind. Der Empfänger in einem Smartphone kann innerhalb von 4,9 Metern oder etwa 16 Fuß erkennen, wo Sie sich befinden. Das entspricht etwa der Länge eines Mittelklasse-SUV.

Um Ihren Standort mit GPS zu bestimmen, müssen Sie jedoch genau wissen, wie spät es ist. Je genauer die Uhr ist, desto genauer können Sie wissen, wo Sie sich befinden. Satelliten verwenden Atomuhren, die die Zeit auf eine Nanosekunde (ein Milliardstel Sekunde) genau messen können.

Für Wissenschaftler und Astronauten ist es ein großes Anliegen, genau zu bestimmen, wo man sich im Weltraum befindet oder wohin man gehen möchte. Wie das GPS der Erde ist auch für den Mond ein Navigationssystem in Planung. Satelliten mit Atomuhren werden in eine Umlaufbahn um den Mond gebracht. Dadurch können Astronauten während der Erkundung der Mondoberfläche wissen, wo sie sich befinden, und wie sie den Weg zurück zur Basis finden, wenn sie sich verirren.

Aber es gibt eine Falte: Die Schwerkraft verzerrt die Zeit. Einfach ausgedrückt: Je stärker die Schwerkraft ist, desto langsamer tickt eine Uhr.

Albert Einstein hat dies mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Die Schwerkraft auf dem Mond ist schwächer als auf der Erde (denken Sie an Astronauten, die mühelos auf der Mondoberfläche hüpfen). Monduhren ticken also pro Tag etwa 56 Mikrosekunden (0,000056 Sekunden) schneller. Dies wird keinen großen Unterschied machen, wenn Astronauten ihre Tage planen. Es wird jedoch großen Einfluss darauf haben, wie gut ihre Navigationssysteme funktionieren.

Denken Sie daran, dass genaues GPS die Kenntnis der Zeit bis auf die Nanosekunde erfordert. Und ein Unterschied von 56 Mikrosekunden beträgt 56.000 Nanosekunden! Damit Mondnavigationssysteme ordnungsgemäß funktionieren, benötigen Astronauten Uhren, die die Schwerkraft des Mondes berücksichtigen.

Das Leben auf der Erde ist zunehmend vom Internet abhängig. Es hilft uns zu kommunizieren, Informationen auszutauschen und zusammenzuarbeiten. Das Leben auf dem Mond erfordert ein ähnliches System. Betreten Sie das LunaNet der NASA.

„LunaNet ist wie das Internet, wenn es mit GPS kombiniert würde“, erklärt Cheryl Gramling. Sie leitet das Mondpositionierungs-, Navigations- und Zeitprogramm der NASA. Es hat seinen Sitz im Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. LunaNet zielt darauf ab, das Beste aus GPS und dem Internet zu kombinieren. Es kann Informationen senden und empfangen und Ihren Standort kennen. LunaNet ermöglicht es also, Ihre Mond-Selfies mit der Zeit und dem Ort zu markieren, an dem Sie sie aufgenommen haben – und sie nach Hause zur Erde zu schicken (um Ihre Freunde neidisch zu machen).

Laut Gramling wird LunaNet viele Rollen übernehmen. Es wird benötigt, damit Menschen „sicher auf dem Mond landen und ihn dann erkunden können, indem sie ihre Route von einem Ort zum anderen planen“. Es wird die Navigation erleichtern und den Astronauten dabei helfen, herauszufinden, „wie lange es dauern wird, bis sie rechtzeitig zum Abendessen wieder im Habitat ankommen“.

Es wird auch für die Kommunikation von entscheidender Bedeutung sein. Um auf dem Mond kooperativ zu arbeiten, müssen Raumfahrtbesatzungen und Rover Informationen austauschen. Über LunaNet können Mondbesatzungen Daten über ihre Entdeckungen an die Erde senden – und sogar per Video-Chat mit ihren Familien chatten.

Um diese Aufgaben bewältigen zu können, muss LunaNet jedoch eine konstante Zeit einhalten. Deshalb wollen Wissenschaftler, dass es an Atomuhren gebunden wird, deren Taktfrequenz von der Schwerkraft des Mondes und nicht von der der Erde bestimmt wird.

Die wahre Weltzeit „existiert nicht“, erklärt Meynadier. „Es gibt keine absolute Zeit.“ Die Menschen haben die Zeit für ihren Planeten definiert. Jetzt ist es notwendig, dies auch für andere Himmelskörper zu tun. Für eine erfolgreiche Weltraumforschung, argumentiert er, müssen alle Nationen die gleiche Zeitsprache sprechen.

NASA und ESA sind die Agenturen, die an der Definition der Mondzeit arbeiten, sagt Pietro Giordano. Er arbeitet bei der ESA als Funknavigationsingenieur in Noordwijk-Binnen. Die Raumfahrtagenturen begannen ihre Diskussionen über die Festlegung einer Mondzeit im vergangenen November im Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrum der ESA in den Niederlanden. NASA und ESA sind sich bewusst, dass viele Nationen eines Tages den Mond nutzen werden. Sie hoffen nun, dass andere Raumfahrtagenturen bei der Bestimmung ihrer Zeit helfen werden, sagt Giordano.

Weder die NASA noch die ESA sind sich sicher, wann eine Entscheidung über die Mondzeit fallen wird. Es handelt sich um ein komplexes Problem, das richtig gelöst werden muss, um zukünftige Probleme zu vermeiden, erklärt Giordano. Betriebssysteme verschiedener Nationen müssen den gleichen Zeitrahmen übernehmen, damit sie zusammenarbeiten können.

In der Zwischenzeit müssen wir von der Zukunft der Weltraumforschung träumen. Wenn wir auf der Erde durch Zeitzonen reisen, passt sich unser Smartphone an und zeigt uns die richtige Zeit für unseren Standort an. ESA-Ingenieur Hahn hofft, dass etwas Ähnliches uns eines Tages die Mond- und Marszeit verraten kann.

Aber zuerst müssen wir sie definieren.

Astronaut: Jemand, der dazu ausgebildet ist, zu Forschungs- und Erkundungszwecken in den Weltraum zu reisen.

Astrophysiker: Ein Wissenschaftler, der in einem Bereich der Astronomie arbeitet, der sich mit dem Verständnis der physikalischen Natur von Sternen und anderen Objekten im Weltraum beschäftigt.

Atomuhr : Ein Zeitmessgerät, das auf der Frequenz der Mikrowellenemissionen angeregter Atome basiert. Für das Cäsiumatom beträgt diese Frequenz beispielsweise 9.192.631.770 Hertz (oder Zyklen/Schwingungen pro Sekunde). Viele gängige Geräte, darunter Mobiltelefone, Computer und GPS-Satellitenempfänger, verlassen sich auf die hohe Genauigkeit von Atomuhren, um ihre Zeit regelmäßig neu einzustellen (bekannt als Synchronisation).

Biologie : Das Studium der Lebewesen. Die Wissenschaftler, die sie untersuchen, werden Biologen genannt.

himmlisch: (in der Astronomie) Vom oder in Bezug auf den Himmel oder den Weltraum.

Chaos : Eine Situation, die verwirrt ist und keine Ordnung hat. (in der Physik) Eine Situation, in der das Verhalten eines Systems zufällig und unvorhersehbar erscheint. Chaos entsteht, weil das System äußerst empfindlich auf selbst kleine Änderungen der Bedingungen reagiert, die es definieren.

Daten : Fakten und/oder Statistiken, die zur Analyse gesammelt, aber nicht unbedingt so organisiert sind, dass sie einen Sinn ergeben. Bei digitalen Informationen (die Art, die von Computern gespeichert wird) handelt es sich bei diesen Daten typischerweise um Zahlen, die in einem Binärcode gespeichert sind und als Zeichenfolgen aus Nullen und Einsen dargestellt werden.

Ingenieur : Eine Person, die Naturwissenschaften und Mathematik nutzt, um Probleme zu lösen. Als Verb bedeutet „konstruieren“, ein Gerät, ein Material oder einen Prozess zu entwerfen, der ein Problem oder einen unerfüllten Bedarf löst.

Global Positioning System: Am besten bekannt unter seinem AkronymGPS Dieses System verwendet ein Gerät, um die Position von Personen oder Dingen (in Bezug auf Breitengrad, Längengrad und Höhe – oder Höhe) von jedem Ort auf dem Boden oder in der Luft zu berechnen. Dazu vergleicht das Gerät, wie lange es dauert, bis Signale verschiedener Satelliten es erreichen.

Schwere : Die Kraft, die etwas mit Masse oder Volumen zu etwas anderem mit Masse hinzieht. Je mehr Masse etwas hat, desto größer ist seine Schwerkraft.

Lebensraum : Das Gebiet oder die natürliche Umgebung, in der ein Tier oder eine Pflanze normalerweise lebt, z. B. eine Wüste, ein Korallenriff oder ein Süßwassersee. Ein Lebensraum kann Tausende verschiedener Arten beherbergen.

Internet : Ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk. Es ermöglicht Computern überall auf der Welt, sich mit anderen Netzwerken zu verbinden, um Informationen zu finden, Dateien herunterzuladen und Daten (einschließlich Bilder) auszutauschen.

buchstäblich : Ein Adjektiv, das angibt, dass die Phrase, die es modifiziert, genau wahr ist. Wenn man zum Beispiel sagt: „Es ist so kalt, dass ich buchstäblich sterbe“, bedeutet das, dass diese Person tatsächlich damit rechnet, bald zu sterben, weil ihr zu kalt ist.

Mond-: Von oder in Bezug auf den Erdmond.

Mars : Der vierte Planet von der Sonne, nur ein Planet von der Erde entfernt. Wie die Erde hat sie Jahreszeiten und Feuchtigkeit. Allerdings ist sein Durchmesser nur etwa halb so groß wie der der Erde.

Mond: Der natürliche Satellit eines jeden Planeten.

NASA : Abkürzung für die National Aeronautics and Space Administration. Diese 1958 gegründete US-Behörde hat sich zu einem führenden Unternehmen in der Weltraumforschung und der Förderung des öffentlichen Interesses an der Weltraumforschung entwickelt. Über die NASA schickten die Vereinigten Staaten Menschen in die Umlaufbahn und schließlich zum Mond. Es hat auch Forschungsschiffe entsandt, um Planeten und andere Himmelsobjekte in unserem Sonnensystem zu untersuchen.

Orbit : Die gekrümmte Bahn eines Himmelsobjekts oder Raumfahrzeugs um eine Galaxie, einen Stern, einen Planeten oder einen Mond. Eine vollständige Umrundung eines Himmelskörpers.

Planet: Ein großes Himmelsobjekt, das einen Stern umkreist, aber im Gegensatz zu einem Stern kein sichtbares Licht erzeugt.

Satellit: Ein Mond, der einen Planeten umkreist, oder ein Fahrzeug oder ein anderes hergestelltes Objekt, das einen Himmelskörper im Weltraum umkreist.

Smartphone: Ein Mobiltelefon (oder Mobiltelefon), das eine Vielzahl von Funktionen ausführen kann, einschließlich der Suche nach Informationen im Internet.

SUV: Abkürzung für Sport Utility Vehicle.

System : Ein Netzwerk aus Teilen, die zusammenarbeiten, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Beispielsweise sind Blut, Gefäße und Herz die Hauptbestandteile des Kreislaufsystems des menschlichen Körpers. Ebenso gehören Züge, Bahnsteige, Gleise, Fahrbahnsignale und Überführungen zu den potenziellen Komponenten des Eisenbahnsystems eines Landes. Das System kann sogar auf die Prozesse oder Ideen angewendet werden, die Teil einer Methode oder eines geordneten Satzes von Verfahren zur Erledigung einer Aufgabe sind.

Technologie: Die Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse für praktische Zwecke, insbesondere in der Industrie – oder die Geräte, Prozesse und Systeme, die aus diesen Bemühungen resultieren.

Koordinierte Weltzeit oder UTC : Es ist der Nachfolger der Greenwich Mean Time (dem früheren Zeitstandard). UTC ist die an einem Ort eingestellte Zeit. Greenwich, England, ist beispielsweise UTC-0. Andere Zeitzonen werden daran gemessen, wie viele Stunden ihre Uhren (oder Zeit) von UTC-0 abweichen.

Kette : Eine Änderung der Form, normalerweise aufgrund einer Verdrehung oder Krümmung einer normalerweise flachen Oberfläche oder Ebene. Ein Stück nasses Bauholz kann sich bei ungleichmäßiger Trocknung verziehen, wodurch es sich verbiegt oder leicht verdreht.

Netz: (in der Informatik) Eine Abkürzung für World Wide Web, eine umgangssprachliche Bezeichnung für das Internet.

Webseite: Europäische Weltraumorganisation. Zeitanzeige auf dem Mond. 27. Februar 2023.

Bericht: J. Esper. LunaNet Interoperability Specification Document Version 4. 12. September 2022, 62 Seiten.

Bericht: J. Schier. LunaNet-Übersicht. 7. bis 9. Juni 2022. NASA Kennedy Space Center. Einzigartige Wissenschaft vom Mond in der Artemis-Ära-Werkstatt.

Webseite: LunaNet: Artemis mit Kommunikations- und Navigationsinteroperabilität stärken. 6. Oktober 2021.

Webseite : NASA. Was ist GPS? 3. Juni 2019.

Für diesen Artikel stehen kostenlose Ressourcen für Lehrkräfte zur Verfügung. Registrieren Sie sich, um Zugang zu erhalten:

Bereits registriert? Geben Sie oben Ihre E-Mail-Adresse ein.

Lesbarkeitswert: 6,6