隨著全球多個國家紛紛啟動新一輪登月計劃,月球探索進入全新階段。在此背景下,中國科學院紫金山天文臺科研團隊取得重要突破,成功開發出全球首款可直接比對地球與月球時間的“月球計時軟件”,為未來月球導航和精準著陸提供了關鍵技術支撐。
月球與地球的時間差異源于引力環境的不同。根據廣義相對論,月球引力僅為地球的六分之一,導致其表面時鐘每天比地球快約56微秒。這一微小誤差在高速運動的航天器導航中會被顯著放大——若以公里每秒的速度飛行,累積誤差可能使著陸點偏移上百米。過去,由于月球任務較少,工程師通常采用地球時間并臨時修正,但隨著多國探測器和宇航員將長期在月球活動,傳統方法已無法滿足需求。
為解決這一難題,紫金山天文臺團隊構建了融合月球弱重力與軌道運動的數學模型,實現了地球與月球時間的精準同步。該模型通過追蹤月地時差隨時間的變化規律,將復雜計算封裝為自動化軟件包,用戶僅需輸入地球時間,即可一鍵獲取校準后的月球時間。相關研究成果發表于《天文學與天體物理學》期刊,數據顯示,該模型在千年尺度上的誤差不超過兩千萬分之一秒,精度達到數十納秒級別。
這款名為LTE440(月球時歷表縮寫)的軟件,將復雜的相對論效應轉化為簡單操作。科研人員解釋,用戶無需掌握天體物理學知識,只需輸入地球時間點,軟件即可自動計算引力與速度對時間的影響,輸出對應的月球時間。這一設計大幅降低了技術門檻,為未來月球基地建設、資源勘探等任務提供了實用工具。
哈佛大學天文學家麥克道威爾評價稱,月球計時正從“臨時方案”轉變為“工程剛需”。他指出,微秒級誤差在導航系統中會迅速累積,影響分鐘級時間計算精度,而建立月球版GPS系統必須解決這一問題。目前,美國等國家雖也在研究相關技術,但尚未推出可直接應用的軟件工具。“中國團隊的成果凸顯了其在月球探索領域的務實態度與開放精神。”
據介紹,LTE440軟件目前處于初步應用階段,未來計劃擴展實時導航功能,并支持構建月球時鐘網絡。科研團隊表示,隨著人類月球活動日益頻繁,精準計時將成為保障任務安全與效率的核心技術之一。








