Perché nessuno sa che ore sono sulla Luna

A più di 50 anni dall’ultima missione Apollo, i piani per tornare ad esplorare la Luna e iniziare ad abitarla, o almeno ad utilizzarla come avamposto permanente per i futuri viaggi verso Marte, stanno guadagnando un posto di assoluto rilievo nei prossimi programmi spaziali. Missioni come Artemis, che dopo il recente primo volo senza equipaggio, prevede di riportare l’umanità sulla Luna, e il lancio di Gateway, la prima stazione spaziale nell’orbita lunare di cui si occuperà anche Samantha Cristoforetti, sono i primi sforzi del rilancio di un’esplorazione che apre a nuove sfide. Tra queste, c’è una domanda sottile, ma fondamentale, alla quale gli scienziati e le agenzie spaziali di tutto il mondo non hanno ancora dato una risposta: che ore sono sulla Luna?

A domandarselo, in un articolo pubblicato su Nature magazine, è anche la divulgatrice scientifica Elizabeth Gibney che ha fatto il punto sul perché ancora oggi la Luna non abbia un orario indipendente. “Ogni missione lunare utilizza la propria scala temporale che è collegata, tramite i suoi gestori sulla Terra, al tempo universale coordinato, o UTC, lo standard rispetto al quale sono impostati gli orologi del pianeta – spiega Gibney – . Ma questo metodo è relativamente impreciso e i velivoli spaziali che esplorano la Luna non sincronizzano l’ora l’una con l’altra. L’approccio funziona quando la Luna ospita una manciata di missioni indipendenti, ma sarà un problema quando ci sono più velivoli che lavoreranno insieme. Le agenzie spaziali vorranno anche rintracciarli utilizzando la navigazione satellitare, che si basa su segnali di temporizzazione precisi”.

Che ore sono sulla Luna?

Ad oggi, non è ovvio quale forma assumerà il tempo lunare universale. Nel novembre 2022, i rappresentanti delle agenzie spaziali e delle organizzazioni accademiche di tutto il mondo si sono incontrati presso il Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale dell’Agenzia spaziale europea (ESA) a Noordwijk, nei Paesi Bassi, per iniziare a redigere le raccomandazioni per la definizione di tempo lunare. “Stiamo appena iniziando a formularla” precisa l’ingegnere aerospaziale Cheryl Gramling, che guida il team di posizione, navigazione e tempo lunare presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland.

Definire il tempo lunare non è semplice. “Sebbene la definizione di secondo sia la stessa ovunque, la teoria della relatività speciale impone che gli orologi ticchettino più lentamente in campi gravitazionali più forti – prosegue Gibney – . L’attrazione gravitazionale della Luna è più debole di quella della Terra, il che significa che, per un osservatore sulla Terra, un orologio lunare funzionerebbe più velocemente di uno terrestre”. Secondo i calcoli di Gramling, un orologio lunare guadagnerebbe circa 56 microsecondi in 24 ore e, rispetto a quelli sulla Terra, la velocità del suo ticchettio cambierebbe leggermente anche a seconda della sua posizione sulla superficie lunare, a causa della rotazione della Luna.

La soluzione potrebbe essere quella di basare il tempo lunare sulla definizione di uno standard lunare, indipendente o meno dall’ora terrestre. Questo comporterebbe l’installazione di almeno tre orologi principali che ticchettano al ritmo naturale della Luna, il cui output è combinato da un algoritmo per generare un orologio virtuale più accurato. In alternativa, il tempo lunare potrebbe essere confrontato con l’UTC, per cui l’orario lunare virtuale sarebbe sincronizzato regolarmente con l’UTC della Terra. “Tra un check-in e l’altro, i principali orologi lunari continuerebbero a segnare il tempo fino alla successiva sincronizzazione” evidenzia Gibney.

Un’altra opzione sarebbe quella di utilizzare l’output degli orologi lunari come tempo indipendente e continuo della Luna, e tracciare la sua relazione con UTC. “In questo modo, anche se la connessione con la Terra venisse persa, gli orologi sulla Luna continuerebbero a concordare tra loro, consentendo una navigazione e comunicazioni sicure – afferma Gramling – . Stabilire un tempo indipendente è un modello che funzionerà anche per i pianeti più distanti che le agenzie spaziali stanno prendendo di mira, come Marte. Trasmettere l’UTC lì sarebbe più complicato che sulla Luna”.

In questo scenario, anche i giorni lunari potrebbero essere definiti in modo diverso da quelli sulla Terra, per tenere conto del tempo che va da un mezzogiorno solare a quello successivo, prendendo una media di 29,5 giorni terrestri. I giorni terrestri resterebbero comunque importanti per gli astronauti, dato il bisogno umano di dormire in un ciclo di circa 24 ore. Ma la loro definizione, così come quella dello standard lunare, è qualcosa su cui i metrologi di tutto il mondo devono ancora concordare.