Il nuovo software per sincronizzare gli orologi sulla Luna con quelli terrestri: perché lì il tempo scorre diversamente

I ricercatori del Purple Mountain Observatory in Cina hanno elaborato un nuovo software, chiamato LTE440, che ha il compito di determinare con esattezza la discrepanza tra il tempo coordinato lunare (lunar coordinate time) e il tempo universale coordinato terrestre (universal coordinated time). Sincronizzare gli orologi lunari con quelli terrestri è fondamentale per poter stabilire una sorta di "fuso orario lunare" su cui le future missioni lunari, come quelle previste per il programma Artemis della NASA, potranno fare affidamento per sincronizzare le proprie operazioni.

Ma perché il tempo sulla Luna dovrebbe essere “diverso” da quello sulla Terra? Il motivo è la relatività generale di Albert Einstein. Secondo questa teoria la gravità influenza lo scorrere del tempo per osservatori in sistemi di riferimento differenti. Per questo motivo, sulla Luna, che ha una gravità inferiore a quella terrestre, il tempo misurato sulla Luna scorre in maniera leggermente diversa rispetto alla Terra, creando così una piccola differenza tra gli orari misurati per uno stesso evento sui due corpi celesti. Secondo i ricercatori, il software è in grado di garantire una precisione inferiore a 0,15 miliardesimi di secondo da qui al 2050.

Come funziona il software e perché è importante

Il software LTE 440 è stata presentato in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Astronomy & Astrophysics ed è stato rilasciato pubblicamente sulla piattaforma Github, così da renderlo disponibile a ogni agenzia spaziale (e a chiunque in generale). Si tratta di un software, scritto in linguaggio di programmazione Python, che permette di coordinare due misure di tempo effettuate in sistemi di riferimento diversi, in questo caso Luna e Terra, passando attraverso l'ora misurata in un sistema di riferimento fermo nel baricentro del Sistema Solare (barycentric coordinate time). Tutto ciò utilizzando l'effetto di dilatazione temporale in prossimità di corpi dotati di un forte campo gravitazionale predetto dalla relatività generale di Einstein.

Questa trasformazione è fondamentale per coordinare gli orologi sulla Luna, che misurano il tempo coordinato lunare, con quelli sulla Terra che misurano il tempo coordinato universale, di modo che misure scientifiche e missioni umane possano misurare gli eventi su di un sistema orario sincronizzato. Secondo i ricercatori, il software è così accurato da "perdere" solo 0,15 miliardesimi di secondo entro il 2050.

L'importanza di questo risultato non è solo scientifica, ma anche geopolitica. La Luna è al centro di una nuova corsa allo spazio che vede questa volta fronteggiarsi  Cina e Stati Uniti/Europa, con la NASA che si sta preparando a lanciare la sua missione Artemis II nelle prossime settimane. C'è quindi grande interesse nello sviluppo di un sistema di misura del tempo che permetta la coordinazione delle missioni spaziali, tanto è vero che già nel 2024 il governo degli Stati Uniti, sotto la guida dell'ex presidente Joe Biden, incaricò la NASA di sviluppare un orario lunare coordinato, riconducibile al tempo universale coordinato. La Cina non è certo rimasta con le mani in mano, anzi è riuscita a sviluppare questo sistema prima di NASA ed ESA, infuocando ancor di più la corsa al nostro satellite naturale.

Perché il tempo scorre diversamente sulla Luna

Ricordate il film Interstellar? Nel capolavoro del regista Nolan, i due astronauti Cooper e Brand, interpretati da Matthew McConaughey e Anne Hathaway, dopo aver trascorso circa 7 ore sul pianeta di Miller, una volta ritornati nel modulo orbitante si rendono conto che per l'astronauta Romilly sono in realtà trascorsi 23 anni. Questo perché il pianeta di Miller si trova così vicino al buco nero Gargantua che il suo immenso campo gravitazionale altera in maniera significativa lo scorrere del tempo, al punto che, per ogni ora trascorsa sul pianeta, in orbita trascorrono circa sette anni. La teoria della Relatività generale prevede infatti che, per uno stesso evento, il tempo di durata misurato sia inferiore per un osservatore che si trova all'interno di un intenso campo gravitazionale rispetto a quello misurato da uno che si trova all'esterno. In pratica, più la gravità è intensa più il tempo scorre lentamente rispetto a un osservatore che si trova in un campo gravitazionale più debole.

Per questo motivo sulla Luna il tempo scorre più rapidamente rispetto alla Terra. Quanto? Circa 57 milionesimi di secondo al giorno. Nella pratica significa che, se stessimo sulla Luna per 50 anni, saremmo invecchiati di circa 1 secondo in più rispetto a chi è rimasto sulla Terra.

Lo stesso effetto è anche alla base del funzionamento dei GPS: i satelliti e il ricevente infatti sperimentano due campi gravitazionali di intensità leggerissimamente diversa, per cui il tempo segnato da un orologio a Terra e uno sul satellite scorrono in maniera diversa per dilatazione temporale. Gli orologi sui satelliti GPS scorrono più velocemente di quelli a Terra, di un ammontare pari a circa 38 microsecondi al giorno che, se non corretti, porterebbero ad errori di posizionamento pari a 10 km al giorno.

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