2021年07月29日
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“地球以外有统一的时间规则吗?”入选中国科协2021十个重大科学问题



发布时间:2021-07-29 15:38:09


      7月2 8日,中国科协在第二十三届年会闭幕式上发布了10个对科学发展具有导向作用的重大科学问题,由新葡萄京官网和中国宇航学会共同推荐的中国航天科技集团五院514所总师刘民研究员提出的《地球以外有统一的时间规则吗?》入选。
 
      《地球以外有统一的时间规则吗?》,探索地球以外广袤宇宙的时间系统,以航天活动未来发展对时间统一的需求,总结时间历法发展的脉络,研究空间守时系统技术上的可行。
 
      对于该问题,推荐专家评价认为:人们拓展探索的空间范围将面临在地球引力势范围以外,不同质心坐标系之间的时间统一问题。期望是带动相关领域学者共同研究空间守时系统的技术体系,服务人类深空活动。将产生深远的学术界影响和很大的实用价值。
 
      在空间科学技术中,时间系统是精确描述天体和卫星运行位置及其相互关系的重要基准,也是利用卫星进行定位的重要基准。
 
      卫星进行精密导航和定位,高精度的时间信息至关重要。
      守时系统用于建立和维持时间频率基准,是确定时刻的重要标尺。守时系统的建立,服务于统一时间的需要。
 
      地球上的时间规则已经发展完善,对于统一时间形成一套规则。
 
      在人类探索浩瀚宇宙的过程中,天地往返将成为常态,星际穿梭也不再是遥不可及的梦想。要实现天体和卫星间精准定位,对地球以外、星球间精确时间信息的需求更为迫切。
 
      登陆月球、火星探秘、宇宙探险、太空工作生活……在人类逐梦星辰大海的征途面前,地球上的标准时间及其守时-授时和历法规则,将不适用于月球、火星、以及其他地外天体。
 
      在人类梦想与现实奔向更广袤的太空之际,如何统一太阳系内的时间问题将成为更加基础、更加迫切,且影响深远的问题。
 
      基于此,刘民研究员提出“空间守时系统”,他表示建立新的时间规则是人类走向太空的基础。
 
      目前为止开展的深空探测活动,都是相对独立的天地时间同步系统,如火星、木星和月球的探测活动都是自成体系,航天器除了与地面站通信外,不需要与其他系统开展联系。
 
      如果一个孤立系统不需要与外界比较时间的话,就没有统一时间的需要。但要开展更为频繁和常态的空间活动,统一时间就极为重要。
 
      按照相对论,不同局域之间,相对速度和引力势不同,离开地球引力势范围后,地球上的授时技术将不再适用。授时信号的传输受天体或卫星、航天器轨道位置、运行速度变化影响,延迟时间会不断变化。不同坐标系之间没有同时性,时间上的不统一,对判断天体或卫星、航天器乃至未来空间交通运输工具的位置信息和运行信息带来重要影响。
 
      “未来人类空间活动需要航天器相互协作,月球基地、火星基地之间建立互联网络,就应该在不同局域坐标系之间建立统一时间的规则,这就是空间守时系统要解决的问题。”刘民研究员介绍。
 
      按照刘民研究员的观点,空间守时系统是建立在太阳系质心坐标系上,以国际单位SI秒为基础,用铯原子钟测量原时,用脉冲星统一坐标时,去中心化的时间测量技术和管理系统。
 
      “我们率先提出了空间守时系统概念,用相对时间观点,替代绝对时间的观点,这项原始创新将引领时间规则的新变革。”刘民研究员说,人类对宇宙的认知越来越清晰,深空探测和地外基地的布局成为大趋势,脉冲星的发现和广义相对论的普及应用,为空间科技和航天事业发展提供机遇。率先布局空间守时系统,重新选择时间起始原点,定义新的时间规则成为大势所趋,将在人类计量、航天历史上翻开新的篇章。


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