Comment les temps écoulés des missions expérimentées et observées sont-ils définis? (EMET et OMET)
À la question intitulée Quel fuseau horaire serait utilisé pour les voyages interstellaires? cette réponse actuellement non fournie indique actuellement en totalité :
Je soupçonne que tout voyage interstellaire aura des effets relativistes (c'est un facteur de voyage même interplanétaire), les seuls fuseaux horaires raisonnables sont EMET et OMET - Expérimenté et observé Mission Elapsed Times qui aurait la date de départ comme son époque. UTC tomberait quelque part au milieu de ceux-ci.
Alors que le terme temps écoulé de la mission est largement utilisé dans les vols spatiaux, une vérification rapide n'a pas permis de trouver des définitions spécifiques pour ces deux termes. J'aimerais donc poser la question suivante:
Des questions:
- Comment sont définis EMET et OMET? Sont-ils par exemple ce que liraient deux horloges idéales initialement réglées sur UTC sur le site de lancement si l'une restait sur le site de lancement et l'autre restait dans le vaisseau spatial? Ou est-ce quelque chose de différent puisque UTC est dit être entre eux (voir # 3).
- S'agit-il de concepts généralement reconnus et bien définis qui peuvent être recherchés ou pour lesquels des citations existent, ou assistons-nous à la naissance de nouveaux acronymes spatiaux?
- Comment "UTC se situerait-il quelque part au milieu de ceux-ci?" fonctionne exactement? Puisqu'il semble qu'ils seraient définis dans différents cadres séparés de façon relativiste par une grande distance, comment le concept d'UTC se trouvant entre eux pourrait-il être défini beaucoup moins mesuré?
Je n'ai trouvé aucune référence à EMET ni à OMET, est-il possible de citer une ou deux sources montrant que ce sont des concepts reconnus et bien définis? Aussi, depuis (je présume, car encore une fois pas de sources) que chacun est mesuré dans un cadre différent.
Réponses
Comment sont définis EMET et OMET?
J'ai compris que la réponse était un exemple de ce à quoi ressemblerait le timing d'une mission interstellaire. En d'autres termes, les définitions d'EMET et d'OMET sont cette réponse .
Sont-ils par exemple ce que liraient deux horloges idéales initialement réglées sur UTC sur le site de lancement si l'une restait sur le site de lancement et l'autre restait dans le vaisseau spatial?
Non . La réponse indique clairement [ gras Souligné par l'auteur ]:
Temps écoulé des missions expérimentées et observées qui auraient la date de départ comme époque .
L'époque de l'UTC n'est pas la date de départ de la mission, il est minuit du réveillon du Nouvel An après la naissance supposée de Jésus-Christ. Par conséquent, UTC et EMET / OMET différeront d' au moins quelque chose comme 63777909600 secondes au départ.
S'agit-il de concepts généralement reconnus et bien définis qui peuvent être recherchés ou pour lesquels des citations existent, ou assistons-nous à la naissance de nouveaux acronymes spatiaux?
J'ai compris la réponse comme un exemple de ce à quoi ressemblerait un système sensé. Le temps écoulé de la mission est ce que nous utilisons aujourd'hui, et du moins pour moi, cela semble être une extension naturelle de continuer à utiliser ce concept, mais de tenir compte des effets relativistes en reconnaissant explicitement le fait que le temps se déplace différemment au contrôle de mission et au vaisseau spatial.
Notez que même pour des missions aussi courtes et faibles que les missions Apollo, la dilatation du temps était de l'ordre de centaines de microsecondes. Ainsi, une mission interstellaire qui prendrait beaucoup plus de temps et atteindrait des vitesses beaucoup plus grandes devra certainement faire face à une dilatation du temps.
Comment "UTC se situerait-il quelque part au milieu de ceux-ci?" fonctionne exactement? Puisqu'il semble qu'ils seraient définis dans différents cadres séparés de façon relativiste par une grande distance, comment le concept d'UTC se trouvant entre eux pourrait-il être défini beaucoup moins mesuré?
Ouais, je n'ai pas compris celui-ci non plus, d'autant plus que EMET et OMET commencent avec une différence de 0 l'un par rapport à l'autre mais une différence de la majeure partie de 100 milliards de secondes par rapport à UTC.
Notez que UTC a une autre propriété indésirable qui n'a pas été mentionnée jusqu'à présent: il n'est pas continu en douceur. Une minute peut avoir entre 59 et 61 secondes. L'industrie dans laquelle je travaille utilise TAI, et non UTC, comme référence de temps universel précisément pour cette raison.
Je pense (comme pour l'autre réponse) que la réponse référencée définit vraiment ces termes. Ce qui suit est une tentative de donner un sens à ces définitions. Mes définitions ci-dessous sont, je pense, compatibles avec celles-ci, mais si elles ne le sont pas, je pense qu'elles ont un sens en elles-mêmes.
Notez que je ne cite pas les sources de ces définitions en dehors de la réponse précédente: cette réponse les définit. Je pense que c'est sûr car, étant donné le manque de missions interstellaires jusqu'à présent, il n'y a pas beaucoup de précédents. Il existe des sources pour les calculs réels dans l'exemple ci-dessous.
Je vais faire ce que je comprends en tant que personne physique théorique, qui est d'ignorer l'UTC et toutes ses complications: au lieu de cela, je dirai simplement que les différentes personnes impliquées dans la mission ont de bonnes horloges atomiques qui mesurent ce qu'une personne de relativité ferait. appellent leur temps propre , et qu'au moment où la mission commence, ces horloges sont toutes au même endroit dans une trame inertielle, au repos les unes par rapport aux autres et sont toutes mises à zéro.
J'ignorerai également les effets relativistes généraux, qui seront probablement très faibles pour des missions plausibles (pour que les horloges puissent commencer sur Terre, par exemple).
Horloges et heures
Il y a deux horloges:
- l' horloge de la mission se déplace sur le vaisseau spatial et est toujours au repos par rapport aux personnes à bord du vaisseau spatial;
- l' horloge au sol reste au contrôle de la mission.
OK, donc maintenant il y a trois (oui) notions intéressantes de temps pour les événements de la mission, qui sont définies comme suit.
- EMET - Expérimenté Mission Elapsed Time - est le temps écoulé (le temps depuis que les horloges ont été synchronisées au début de la mission) tel que vécu par les personnes dans le vaisseau spatial. C'est simplement l'heure lue par l'horloge de la mission: dans la terminologie de la relativité, c'est l'heure propre vécue par les personnes dans le vaisseau spatial.
- GMET - Ground Mission Elapsed Time - est le temps écoulé tel que vécu par les personnes sur le terrain lorsque divers événements de la mission se produisent dans le cadre au sol. C'est l'heure lue à partir de l'horloge au sol, et c'est l'heure correcte vécue par les personnes sur le terrain. C'est un terme que j'ai introduit pour éviter de parler d'UTC.
- OMET - Temps écoulé de la mission observée - est le temps écoulé tel que vécu par les personnes sur le terrain lorsqu'elles observent divers événements de la mission. C'est aussi l'heure lue à partir de l'horloge au sol, et c'est l'heure appropriée vécue par les gens au sol, mais c'est le moment où, par exemple, ils reçoivent le message `` un petit pas pour un robot '' lorsque le vaisseau spatial atterrit sur une planète, pas quand c'est arrivé.
Un exemple simple de la différence entre GMET et OMET est l'atterrissage de Curiosity sur Mars: il a atterri vers 05h17 (c'est une heure UTC, je ne l'ai pas converti en MET) mais nous n'avons observé l'atterrissage que vers 05:31. 05:17 correspond à la fois à GMET et, très étroitement, à EMET, tandis que 05:31 correspond à OMET.
Il ressort clairement de la relativité restreinte que, pour tout événement qui se produit dans le cadre du vaisseau spatial, $\mathrm{EMET} \le \mathrm{GMET} \le \mathrm{OMET}$: le temps vécu sur la mission est plus court que le temps dans le cadre au sol, et il est également généralement plus court que le temps du cadre au sol observé, car les événements de la mission se déroulent loin des personnes sur le terrain. Cela découle du fait que, en relativité restreinte, la plus longue courbe causale unique entre deux événements séparés par le temps est celle suivie par un observateur inertiel.
Réponses aux questions spécifiques
- Je crois que la réponse référencée définissait EMET et OMET: cette réponse le fait certainement, et définit en outre GMET qui sert de proxy plus simple pour UTC.
- Je ne pense pas que ce soient des concepts généralement reconnus, et je ne pense donc pas qu'il y ait des citations. Compte tenu de cette réponse, je pense qu'ils sont maintenant bien définis.
- Comme ci-dessus, GMET est toujours entre EMET et OMET, bien qu'à divers points GMET et OMET soient les mêmes.
Un exemple
J'utiliserai ici les formules de la version de John Baez de la FAQ usenet physics et en particulier la section sur la fusée relativiste .
Donc, le scénario est qu'il existe une fusée fantastique qui peut accélérer à $1g$indéfiniment: il part de la Terre (avec des horloges initialement synchronisées, donc tous les EMET, GMET et OMET sont alors à zéro), accélère pendant un an tel que mesuré sur la fusée (donc EMET à ce point est de 1 an), puis décélère pendant une année mesurée sur la fusée, s'arrêtant dans le cadre de la Terre avec EMET étant de 2 ans. À ce stade, il transmet un message à la Terre: appelez cet événement$E$. A l'événement$E$ il a voyagé
$$ \begin{align} d &= 2\frac{c^2}{a}\left(\cosh \left(\frac{a T}{c}\right) - 1\right)\\ &\approx 1.1\,\mathrm{ly} \end{align} $$
où $a$ est l'accélération de la fusée, $T$ est l'EMET lorsque la fusée commence à décélérer (donc $T=1\,\mathrm{y}$), et $c$ est la vitesse de la lumière.
Donné $T$ on peut alors calculer $t$, le GMET pour $E$:
$$ \begin{align} t &= 2\frac{c}{a}\sinh\left(\frac{aT}{c}\right)\\ &\approx 2.4\,\mathrm{y} \end{align} $$
Et enfin, donné $d$ et $t$, nous pouvons calculer l'OMET pour $E$ lequel est $t + 1.1\,\mathrm{y} = 3.5\mathrm{y}$: c'est le moment où le message est reçu sur Terre après avoir voyagé d'un point $1.1\,\mathrm{ly}$ un moyen.
Donc pour $E$ nous avons ces temps:
$$ \begin{align} \mathrm{EMET}(E) &= 2\,\mathrm{y}\\ \mathrm{GMET}(E) &= 2.4\,\mathrm{y}\\ \mathrm{OMET}(E) &= 3.5\,\mathrm{y} \end{align} $$
Si la fusée se retourne et retourne sur Terre $E_2$ on a
$$ \begin{align} \mathrm{EMET}(E_2) &= 4\,\mathrm{y}\\ \mathrm{GMET}(E_2) &= 4.8\,\mathrm{y}\\ \mathrm{OMET}(E_2) &= 4.8\,\mathrm{y} \end{align} $$
Notez que GMET et OMET sont maintenant les mêmes que la fusée est à nouveau sur Terre.
Relativité générale
Les définitions d'EMET et d'OMET fonctionneront toujours en présence d'effets relativistes généraux. En général, il n'y a pas de définition utile de GMET, car il n'y a pas de cadres inertiels globaux. (Il peut être judicieux d'utiliser une coordonnée temporelle basée, par exemple, sur le temps cosmologique .) Les calculs seront beaucoup plus compliqués: par exemple, une mission qui orbite étroitement autour d'un trou noir devra très certainement prendre en compte les effets relativistes généraux. Compte. Dans certains cas, l'ordre des deux heures peut changer, et OMET peut même avoir plus d'une valeur: je pense qu'il est prudent de définir ensuite OMET comme l' heure la plus ancienne à laquelle un événement distant est observé.