Разведчики внешних планет. Путешествие «Пионеров» и «Вояджеров» от Земли до Нептуна и далее

Как это делается: не все секунды одинаковы

Различие между временем события на борту и временем приема сигнала на Земле для дальних АМС может достигать десятков минут и даже нескольких часов и является наиболее частым и очевидным источником ошибок в описании полета наряду с путаницей временных зон. Но есть и еще один, намного менее заметный и не столь понятный, – это разница между эфемеридным (земным динамическим) временем, по которому рассчитывается движение планет и космических аппаратов, и Всемирным координированным временем UTC – основой нашего привычного времяисчисления.

Эфемеридное время (Ephemeris Time, ET) было введено как независимый аргумент в уравнениях движения Земли и планет. Изначально эфемеридная секунда была определена как 1/31556925,9747 тропического года, то есть периода обращения Земли вокруг Солнца, в модели Ньюкомба по состоянию на 1900 г., и тем самым отвязана от неравномерного и замедляющегося вращения Земли вокруг своей оси.

В 1958 г. было введено международное атомное время TAI на базе цезиевого атомного стандарта частоты с такой же продолжительностью секунды, но привязанное к Всемирному времени UT на 1 января 1958 г. Накопившаяся за 58 лет разница описывалась соотношением ET = TAI + 32,184 с. Со временем на смену ET по Ньюкомбу пришли новые стандарты: сначала земное динамическое время TDT, а затем и просто земное время TT, но для всех них указанная привязка сохраняется.

Всемирное время UT (Universal Time), определяемое из данных о вращении Земли, было введено в 1928 г. на базе британского гражданского Гринвичского среднего времени GMT (Greenwich Mean Time). Добавку «координированное» (Coordinated) и обозначение UTC оно получило в 1960 г. по случаю согласования шкал и моментов передачи сигналов точного времени между Британией и США; обозначение GMT осталось с той поры как неточный синоним UTC.

Между 1958 и 1972 гг. система согласования Всемирного времени с равномерным течением TAI была исключительно громоздкой. Первые два года частота сигналов UT была фиксированной и соответствовала текущему периоду вращения Земли, но их раз в несколько недель сдвигали на 0,02 секунды, стараясь свести к минимуму отклонение от реального вращения планеты. С 1961 г. скачки времени увеличили до 0,1 секунды и добавили ежегодное изменение частоты, то есть по сути стали каждый год изменять продолжительность секунды.

Все это было чрезвычайно неудобно, и с 1 января 1972 г. систему реформировали. Секунду Всемирного координированного времени навсегда приравняли к секунде ET и TAI, а для подстройки под вращение Земли в счет времени стали вводить дополнительные «високосные» секунды. Новое UTC по определению всегда отличается от TAI на целое количество секунд: UTC = TAI – ∆T, причем разность ∆T растет. В 1972 г. она составляла 10 секунд, в 1979 г. – уже 18 секунд, а в 2019 г. достигла 37 секунд. Соответственно увеличивается и разность между ET и UTC. В 1979 г., например, она составляла 50,184 секунды.

Вот почему существуют два разных, но правильных варианта точного бортового времени пролета «Вояджера-1» на минимальном расстоянии от Юпитера 5 марта 1979 г.: 12:04:36 по шкале UTC и 12:05:26 по шкале ET. Они отличаются на 50 секунд, а следовательно, вполне соответствуют друг другу. Аналогичная ситуация сложилась и 9 июля 1979 г. при пролете «Вояджера-2», когда получилось равенство 22:29:01,6 UTC = 22:29:51 ET.