เวลาของนักบินอวกาศบน ISS ต่างจากโลกแค่ไหน

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

บนสถานีอวกาศนานาชาติ นักบินอวกาศมองเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นและตกถึง 16 ครั้งในหนึ่งวัน แต่มีอีกสิ่งหนึ่งที่เคลื่อนต่างจากคนบนพื้นโลกอยู่ตลอดเวลา นั่นคือเวลาของพวกเขาเอง

ISS โคจรรอบโลกด้วยความเร็วราว 28,000–29,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือประมาณ 5 ไมล์ต่อวินาที ตามข้อมูลของ NASA ความเร็วระดับนี้ยังห่างจากความเร็วแสงมาก แต่สูงพอให้ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ส่งผลที่ตรวจวัดได้

ผลคือ หลังอยู่บน ISS ราว 6 เดือน นักบินอวกาศจะกลับมาอ่อนวัยกว่าคนที่อยู่บนโลกในช่วงเวลาเดียวกันประมาณ 0.005 วินาที ในระดับการประมาณทั่วไป พวกเขาไม่ได้ข้ามไปยังอนาคตแบบในภาพยนตร์ แต่เวลาที่ผ่านไปบนร่างกายและนาฬิกาของพวกเขาน้อยกว่าจริง

ความเร็วทำให้นาฬิกาเดินช้าลง

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษระบุว่า นาฬิกาที่เคลื่อนที่เร็วจะเดินช้าลงเมื่อเปรียบเทียบกับนาฬิกาของผู้สังเกตอีกคน หลังจากนักบินอวกาศขึ้นสู่วงโคจร พวกเขาไม่ได้รู้สึกว่าเวลาในห้องช้าลง ทุกวินาทีของนาฬิกาข้อมือ ชีพจร และกิจวัตรยังดูปกติจากมุมของพวกเขาเอง

ความต่างจะปรากฏเมื่อเอานาฬิกาที่เดินตามเส้นทางต่างกันมาเทียบกันภายหลัง คนบนพื้นโลกมีการเคลื่อนที่จากการหมุนของโลกเช่นกัน แต่ช้ากว่า ISS มาก จึงสะสมเวลาน้อยกว่าในฝั่งของผลสัมพัทธภาพจากความเร็ว

ISS วิ่งเร็วแค่ไหน

สถานีอวกาศโคจรรอบโลกประมาณหนึ่งรอบในทุก 90 นาที NASA ระบุว่าลูกเรือนานาชาติทำงานและอาศัยอยู่บนสถานีขณะเดินทางราว 5 ไมล์ต่อวินาที ความเร็วต่อเนื่องหลายเดือนนี่เองที่ทำให้ผลต่างระดับมิลลิวินาทีค่อย ๆ สะสมขึ้น

หากเปรียบเป็นการแข่งขันนาฬิกา คนบนโลกกับนักบินอวกาศเริ่มจับเวลาพร้อมกัน ฝั่งบน ISS ไม่ได้หยุดเดินหรือช้าจนมองเห็นด้วยตาเปล่า แต่พอจบภารกิจ นาฬิกาที่พกขึ้นไปจะตามหลังนาฬิกาอ้างอิงบนโลกอยู่เพียงไม่กี่พันส่วนของวินาที

แรงโน้มถ่วงดึงเวลาไปอีกทาง

เรื่องนี้ไม่ได้มีความเร็วเพียงปัจจัยเดียว นักบินอวกาศอยู่สูงจากผิวโลกหลายร้อยกิโลเมตร จึงได้รับแรงโน้มถ่วงอ่อนกว่าบนพื้นดินเล็กน้อย ตามสัมพัทธภาพทั่วไป นาฬิกาที่อยู่สูงกว่าในสนามโน้มถ่วงจะเดินเร็วกว่าเล็กน้อย

ผลจากความสูงจึงช่วยดันเวลาไปคนละทางกับผลจากความเร็ว แต่สำหรับ ISS ผลจากความเร็วมีมากกว่า ผลสุทธิคือนักบินอวกาศยังอายุน้อยกว่าคนบนพื้นโลกอยู่เล็กน้อย ตัวเลขจริงจึงเปลี่ยนตามความเร็ว ระดับวงโคจร และระยะเวลาของแต่ละภารกิจ

นี่คือการทดสอบฟิสิกส์ในชีวิตจริง

ความต่างเพียง 0.005 วินาทีแทบไม่มีผลต่ออายุขัยหรือความรู้สึกของนักบินอวกาศ แต่หลักเดียวกันสำคัญต่อเทคโนโลยีบนโลกมาก ระบบระบุตำแหน่งด้วยดาวเทียมต้องชดเชยผลของความเร็วและแรงโน้มถ่วงอย่างแม่นยำ หากปล่อยให้นาฬิกาบนดาวเทียมคลาดเคลื่อน ตำแหน่งที่คำนวณได้จะเพี้ยนสะสมอย่างรวดเร็ว

สถานี ISS จึงเป็นตัวอย่างจับต้องได้ว่าเวลาไม่ได้มีอัตราเดียวกันทุกที่ นาฬิกาสองเรือนที่เริ่มพร้อมกันและกลับมาเจอกันอีกครั้ง อาจบอกเวลาต่างกันได้ เพราะหนึ่งเรือนใช้ชีวิตอยู่บนโลก ส่วนอีกเรือนวิ่งรอบโลกด้วยความเร็วหลายหมื่นกิโลเมตรต่อชั่วโมง

นักบินอวกาศบน ISS จึงเป็น “นักเดินทางข้ามเวลา” ได้ในความหมายทางฟิสิกส์: พวกเขาเดินทางไปข้างหน้าเหมือนทุกคน แต่กลับมาพร้อมเวลาที่ผ่านไปน้อยกว่าคนบนโลกเพียงเสี้ยววินาที