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“人间清暑殿，天上广寒宫”，广寒宫中今夕是何夕，是不是与人间天涯共此时呢？

时间是物质世界的基本属性之一，它与三维的空间坐标一块构成了四维时空坐标系。月球上也有我们的坐标时，大家称之为月球时间（Lunar Time，LT），它与大家常说的地球时间（Terrestrial Time，TT）是不一样的，这里的不同指的是秒长不同。

月球的天文常数系统与地球的天文常数系统有非常大不一样，比如月球水平约为地球水平的1/80,月球平均半径，约为地球半径的1/4,月球表面的重力加速度 ,约为地球重力加速度的1/6，等等。依据爱因斯坦的广义相对论和狭义相对论，引力场和坐标速度都会对时间产生影响，而月球天文常数系统和地球天文常数系统的差异致使两者的引力场与坐标速度存在较大差异。理论计算表明，同样一台标准原子钟放在月球上比放在地球上天天快57微秒，也就是每50年快1秒。对于原子钟来讲，这个差异是很显著的。

伴随国内对月球进行研究、勘探、应用的各项工作不断深入，后期国内还会有更多的绕月卫星、着陆器、探测器会被发射到月球及其轨道上，最后达成在月球打造永久科研基地。月球上的固态水资源主要集中于月球的南极附近，这也是现在每个国家建设月球定居点的最佳选择之地。这类月球设施之间的通信需要时间同步，地月之间的联合观测需要时间同步，在月球表面及其轨道上拓展时空测绘同样需要高精度的月球标按时间和时间同步互联网。为保障顺利地对月球拓展全方位的开发应用，需要打造月球时间基准和空间基准。

因为月球标按时间的秒长与地球标按时间的秒长不同，伴随时间的积累月球标按时间与地球标按时间的钟差会变得愈加大，在打造月球标按时间的过程中需要考虑这一问题。打造月球标按时间的思路主要有两个，一是在月球上放置高精度原子钟组，依据月球平均等势面时钟与地球标按时间的速率差，通过调整原子钟频率，使月球时钟的平均速率与地球标按时间的速率尽可能接近，并且借助地月时间比对按期校准，以保证月球时间与地球时间同步，这就是所谓的“协调月球时”。该策略最大的优点是与地球时间的同步性好，但对地月时间比对链路的依靠性较强。二是月球时间直接由月球上自由运转的原子钟组产生，这类原子钟遵循与标按时钟一样的技术规范，即铯133最外层电子超精细能级跃迁频率的9192631770倍为1秒，并依据月球与地球的引力位、坐标速度的差异和地月时间比对结果，打造月球时与地球时的溯源关系。其优点是运行独立性强、在没地月时间比对链路支持的状况下，仍可以支持月球卫星导航、授时。

理论计算表明，月球坐标时与地球坐标时之间既存在固定的速率偏差，还存在周期性的变化关系，如图所示。因此，并没有必须要将月球时与地球时严格同步的需要，事实上大家需要做的是打造月球时秒长与地球时秒长的精准理论模型，并打造月地高精度时间比对链路，能准确的计算并测量出月球时与地球时的钟差即可。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品作者：尹东山

出品：中国科协科普部

监制：中国科技出版社公司、北京中科星河文化传媒公司

Tags：地球时间