“出轨”卫星改弦测试相对论
时间:2017-12-07

  “脱轨”卫星变动试验相对论 - 新闻 - 科学网

  偶然发射到错误轨道上的两颗卫星将改变它们的用途,对爱因斯坦的广义相对论的预言进行迄今为止最严格的测试之一,预言距离物体的距离越近,时钟速度越慢。

  由欧洲空间局(ESA)运营的这两颗卫星去年被俄罗斯“联盟”号火箭错误地发射到椭圆轨道上,而不是之前设计的圆形轨道。这使得它们不再适合作为被称为伽利略的欧洲全球导航系统的一部分。

  但是两个伽利略卫星都装有原子钟。根据广义相对论,由于大质量行星的引力引起的时空结构的弯曲,随着卫星靠近地球的摇摆轨道,钟的滴答声将逐渐减慢。随着卫星远离地球,时钟将会越来越快。

  欧洲空间局于11月9日宣布,德国柏林的空间技术和微重力中心(ZARM)和法国巴黎的空间天文台系统正在计划跟踪这种时钟的放缓和加速,通过比较已知高速研究人员将能够测试爱因斯坦广义相对论的准确性。

  加拿大温尼伯曼尼托巴大学的物理学家杰拉尔德·格温纳(Gerald Gwinner)没有参与这项工作,他说,在太空开展实验需要花费大量的时间和金钱,因此,利用伽利略卫星的方法是一个很好的方法。好主意。有时一个不幸的事故可以转化为有用的和有趣的事情。格温纳说,这是生活中给你一个酸柠檬的一杯柠檬水的经典案例。

  早在1976年,美国国家航空和宇宙航行局就发射了一个装有原子钟的重力探测器A,在地球上一万公里的高度上勾上了另一个原子钟。但是,这个探测器在太空中停留了不到两个小时。相反,伽利略卫星将接受为期一年的两次攀登,每天下降8500公里。

  欧空局表示,实验首次给科学家提供了改进1976年测量的机会。该机构的卫星导航高级顾问Javier Ventura-Traveset表示,这将是有史以来最准确的衡量万有引力如何影响时间流逝的措施。

  欧空局预计最终结果将比重力探测器A获得的数据准确四倍,从而使该机构能够验证理论与实际情况的匹配精度低于0.004%。

  没有人希望100年前爱因斯坦提出的理论被打破,它已经通过了所有相关的测试,但是Gwinner指出,尽管如此,最终的结果仍然很吸引人,他说:虽然我们不知道是否在广义相对论可以被打破的地方,重要的是这将极大地提高人类的认知极限,并最终找到偏差的线索,如果你能以一种节省你钱的方式做到这一点,那就更好了。

  预计将于2017年在国际空间站上实施欧空局未来的实验之一,即空间原子钟(ACES),将推动爱因斯坦理论的更大的局限性,估计精度为0.0002%。

  Ventura-Traveset强调,伽利略卫星在这段时间内仍可能在导航中发挥作用。自这两颗卫星发射以来,科学家们采取了一系列措施来调整它们的错误轨迹。他说,这可能使他们有可能参与未来伽利略系统的同时相对论测试,但尚未最终确定。

  广义相对论是爱因斯坦在1915年用几何语言描述的引力理论,代表了现代物理学中引力理论的最高水平。广义相对论在经典的牛顿万有引力定律中引入了狭义相对论的框架,并在此基础上建立了等价原理,广义相对论将引力描述为时空的几何性质曲率),与物质和辐射的能量 - 动量张量在时间和空间上直接相关,其关系是爱因斯坦的引力场方程。 (赵西喜)

  “中国科学”(2015-11-19第二版国际)

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  自然报告(英文)