Введение
Предложенные подходы к отслеживанию даты и времени на планете Марс
Хотя единого стандарта не существует, для планеты Марс было предложено множество календарей и других способов измерения времени. Наиболее часто встречающийся в научной литературе определяет время года как количество градусов на орбите от северного равноденствия, и все чаще используется нумерация марсианских лет, начинающаяся с равноденствия, произошедшего 11 апреля 1955 года. Марс имеет осевой наклон и период вращения, схожие с земными. Таким образом, на Марсе, как и на Земле, существуют времена года: весна, лето, осень и зима. Однако орбитальная эксцентриситет Марса значительно выше, что приводит к существенным различиям в продолжительности сезонов. Сол, или марсианские сутки, не сильно отличаются от земных: они всего лишь менее чем на час длиннее. При этом марсианский год почти вдвое длиннее земного.
Солнце
Средняя продолжительность марсианских звездных суток составляет 24 ч 37 м 22,663 с (88 642,663 секунды в единицах СИ), а продолжительность солнечных суток – 24 ч 39 м 35,244 с (88 775,244 секунды). Следовательно, "солнечный час" на Марсе равен 1/24 суток (1 час 1 минута 39 секунд), "солнечная минута" – 1/60 солнечного часа (61,65 секунды), а "солнечная секунда" – 1/60 солнечной минуты (1,0275 секунды).
Марс Сол дата
При подсчете солнечных дней на Земле астрономы часто используют юлианские даты — простую последовательную нумерацию дней — для целей измерения времени. Аналогичная система для Марса была предложена «[f] для исторической пользы в отношении атмосферных, визуального картографирования и наблюдений полярных шапок Марса, основанных на земных данных, – последовательный подсчет солов». Сол (заимствовано от латинского слова, означающего «солнце») — это солнечный день на Марсе. Эта дата Марса по солам (MSD) начинается «до перигелиальной оппозиции 1877 года». Местное солнечное время оказывает значительное влияние на планирование ежедневной деятельности марсианских посадочных аппаратов. Дневной свет необходим для солнечных панелей спустившихся космических аппаратов. Температура на Марсе быстро повышается и понижается на восходе и закате солнца, поскольку у него нет такой густой атмосферы и океанов, как на Земле, которые смягчают подобные колебания. В научном сообществе, изучающем Марс, недавно достигнут консенсус относительно определения марсианских местных часов как 1/24 марсианских суток. Альтернативной системой, использовавшейся ранее, являются планетографические координаты, измеряющие долготу в диапазоне 0°–360° западной долготы и определяющие широту, как она отображается на поверхности. Однако планетографические координаты по-прежнему используются, например, в проекте орбитального аппарата MAVEN.
Координированное время Марса
Координированное Марсианское Время (MTC) или Марсианское Координированное Время — предлагаемый марсианский аналог универсального времени (UT1) на Земле. Оно определяется как среднее солнечное время на нулевом меридиане Марса. Название "MTC" призвано быть параллельным Терранскому координированному универсальному времени (UTC), однако это несколько вводит в заблуждение: то, что отличает UTC от других форм UT, — это его корректирующие секунды, но MTC не использует подобную систему. MTC более тесно аналогично UT1. Использование термина "Марсианское координированное время" в качестве планетарного стандартного времени впервые появилось в журнальной статье в 2000 году. Аббревиатура "MTC" использовалась в некоторых версиях связанных с ним солнечных часов Mars24, разработанных Институтом космических исследований имени Годдарда NASA. В этом приложении стандартное время также обозначалось как "Среднее время Эйри" (AMT) по аналогии с средним временем по Гринвичу (GMT). В астрономическом контексте "GMT" — устаревшее название универсального времени, или иногда более конкретно UT1. Ни AMT, ни MTC пока не применялись для отсчета времени в ходе космических миссий. Это частично связано с неопределенностью в определении положения точки Эйри-0 (относительно других долгот), из-за чего AMT не могло быть реализовано с той же точностью, что и местное время в изучаемых точках. В начале миссий марсоходов позиционная неопределенность Эйри-0 соответствовала приблизительно 20-секундной погрешности при реализации AMT. Для уточнения местоположения нулевого меридиана было предложено основывать его на спецификации, согласно которой посадочный модуль Viking Lander 1 расположен на 47.95137° западной долготы.
Часы для посадочных аппаратов
Когда посадочный аппарат NASA начинает работу на Марсе, прошедшие марсианские дни (солы) отслеживаются простым порядковым счетом. Посадочные аппараты двух миссий "Viking", "Mars Phoenix", марсоход "Curiosity" из Марсианской научной лаборатории, "InSight" и миссии "Mars 2020 Perseverance" считают сол, в который аппарат совершил посадку, "Солом 0". "Mars Pathfinder" и два марсохода "Spirit" и "Opportunity" вместо этого определили момент посадки как "Сол 1". Каждая успешная миссия посадочного аппарата до настоящего времени использовала свою собственную "временную зону", соответствующую определенной версии местного солнечного времени в месте посадки. Из девяти успешных посадочных аппаратов NASA на Марсе к настоящему моменту восемь использовали поправки к местному среднему солнечному времени (LMST) для места посадки, в то время как девятый ("Mars Pathfinder") использовал местное истинное солнечное время (LTST). Информация о том, использует ли китайский проект марсохода "Zhurong" аналогичную систему учета времени для записи номера сола и LMST (или поправки), не была опубликована.
Ландеры викингов
"Местное время посадочных аппаратов" для двух посадочных модулей миссии "Викинг" определялось как смещение от марсианского солнечного времени в месте посадки (LMST) для каждой площадки. В обоих случаях, начало отсчета времени (полночь) было установлено в соответствии с местным истинным временем полуночи, непосредственно перед касанием посадочных опор.
"Патфайндер"
Марс Патфайндер использовал местное видимое солнечное время в месте посадки. Его часовой пояс был AAT 02:13:01, где "AAT" – это видимое время Эйри, то есть истинное солнечное время в точке Эйри 0. Разница между истинным и средним солнечным временем (AMT и AAT) – это марсианское уравнение времени. Pathfinder вел отсчет дней, начиная с Сола 1 (соответствующего MSD 43905), в который он совершил посадку ночью в 02:56:55 (по бортовым часам; 4:41 AMT).
Дух и возможность
Два марсохода не использовали часы, синхронизированные с LMST точек их посадки. Для целей планирования миссии они вместо этого определили временную шкалу, которая приблизительно соответствовала бы солнечному времени в полдень, примерно на середине основной 90-сольной миссии. В планировании миссии это называлось "гибридным местным солнечным временем" (HLST) или "непрерывным алгоритмом времени MER". Эти временные шкалы были единообразны в смысле среднего солнечного времени (то есть они аппроксимировали среднее время для определенной долготы) и не корректировались по мере перемещения марсоходов. (Марсоходы преодолевали расстояния, из-за которых разница с местным солнечным временем могла составлять несколько секунд.) HLST для Spirit составляет AMT+11:00:04, в то время как LMST в точке его посадки – AMT+11:41:55. HLST для Opportunity составляет AMT 01:01:06, а LMST в точке его посадки – AMT 00:22:06. Ни один из марсоходов, вероятно, никогда не достиг бы долготы, на которой временная шкала его миссии совпала бы с местным средним солнечным временем. Однако для атмосферных измерений и других научных целей фиксировалось местное истинное солнечное время. Spirit и Opportunity начали отсчет солов с Сола 1 в день посадки, что соответствует MSD 46216 и MSD 46236 соответственно.
Феникс
Проект посадочного аппарата Phoenix предусматривал использование бортовых часов, соответствующих местному среднему солнечному времени на запланированной долготе посадки – 126,65° з.д. (233,35° в.д.). Это соответствовало 08:26:36 по времени миссии (AMT). Фактическое место посадки оказалось на 0,900778° (19,8 км) восточнее запланированного, что соответствует более позднему времени на 3 минуты 36 секунд по местному солнечному времени. Дата отсчитывается с использованием бортовых часов и номера сол, при этом посадка произошла на Сол 0, что соответствует MSD 47776 (временная зона миссии). Посадка состоялась приблизительно в 16:35 по местному солнечному времени (LMST), что соответствует MSD 47777 01:02 AMT.
Любопытство
Проект марсохода Curiosity предусматривал использование бортовых часов, соответствующих местному среднему солнечному времени на первоначально запланированной долготе посадки – 137,42° в.д. Это соответствует часам миссии AMT+05:09:43. Фактическое место посадки оказалось примерно на 0,02° (1,2 км) восточнее запланированного, что составляет разницу примерно в 5 секунд по солнечному времени. Местное среднее солнечное время также подвержено влиянию перемещения марсохода; на широте 18,4° с.ш. это примерно 1 секунда разницы во времени на каждые 234 метра смещения в направлении восток-запад. Дата отсчитывается с использованием бортовых часов в сол, при этом посадка произошла на Сол 0, что соответствует MSD 52304 (по времени миссии); посадка состоялась около 15:54 по местному среднему солнечному времени (10:44 AMT).
Резюме
+Обзор часов и отсчета солов миссий MissionRef. Долгота. Смещение часов Тип эпохи (LT) Путник (1997) 33.25°З АМТ 02:13:01 ЛТСТ Сол 1 = MSD 43905 Дух (2004) 165.01°В АМТ+11:00:04 ХЛСТ Сол 1 = MSD 46216 Возможность (2004) 15.28°З АМТ 01:01:06 ХЛСТ Сол 1 = MSD 46236 Феникс (2008) 126.65°З АМТ 08:26:36 ЛМСТ Сол 0 = MSD 47776 Любопытство (2012) 137.42°В АМТ+09:09:41 ЛМСТ Сол 0 = MSD 49269 Инсайт (2018) 135.97°В АМТ+09:03:53 ЛМСТ Сол 0 = MSD 51511 Настойчивость (2021) 77.43°В АМТ+05:09:43 ЛМСТ Сол 0 = MSD 52304
20 век
Эдгар Райс Берроуз в "Богах Марса" (1913) описал разделение сол на зоды, ксаты и талы. Хотя, возможно, он первым допустил ошибку, описывая марсианский год как состоящий из 687 марсианских дней, он был далеко не последним. В романе Роберта А. Хайнлайна "Красная планета" (1949) люди, живущие на Марсе, используют 24-месячный календарь, чередующийся между привычными земными месяцами и новыми, такими как Церера и Зевс. Например, Церера следует за мартом и перед апрелем, а Зевс – за октябрем и перед ноябрем. В романе Артура Кларка "Пески Марса" (1951) вскользь упоминается, что "понедельник следовал за воскресеньем, как обычно", и что "месяцы также носили те же названия, но длились от пятидесяти до шестидесяти дней". В рассказе Х. Бима Пайпера "Омнилингуаль" (1957) марсианский календарь и периодическая таблица оказываются ключом к расшифровке археологами записей, оставленных давно исчезнувшей марсианской цивилизацией. В романе Курта Воннегута "Сирены Титана" (1959) описывается марсианский календарь, разделенный на двадцать один месяц: "двенадцать по тридцать дней и девять по тридцать один", что в сумме составляет всего 639 сол. Д. Г. Комптон в романе "Прощай, земное блаженство" (1966), во время путешествия тюремного корабля на Марс, отмечает: "Никто на борту толком не представлял, как люди в поселении организовали свой шестисот восьмидесятисемидневный год". В книге Иана Макдональда "Дорога опустошения" (1988), действие которой происходит на терраформированном Марсе (который персонажи называют "Аресом"), персонажи следуют подразумеваемому 24-месячному календарю, месяцы которого представляют собой гибриды григорианских месяцев, такие как "Юлагуст", "Августембер" и "Новодекабрь". В романе Филипа К. Дика "Марсианское проскальзывание времени" (1964) и в "Марсианской трилогии" (1992–1996) Ким Стэнли Робинсона часы сохраняют земные стандартные секунды, минуты и часы, но замирают в полночь на 39,5 минут. По мере развития вымышленной колонизации Марса это "проскальзывание времени" становится своего рода волшебным часом, временем, когда можно освободиться от запретов, и отмечается зарождающаяся идентичность Марса как отдельной от Земли сущности. (Не уточняется, происходит ли это одновременно по всему Марсу или в местную полночь на каждой долготе.) Также в "Марсианской трилогии" календарный год делится на двадцать четыре месяца. Названия месяцев совпадают с григорианским календарем, за исключением добавления "1" или "2" в начале, чтобы указать первое или второе появление этого месяца (например, 1 января, 2 января, 1 февраля, 2 февраля).