Опубликованы результаты исследований спутника Gravity Probe B
 Схематическое изображение идеи эксперимента. |
|
||||||||
В начале мая NASA объявила долгожданные результаты, полученные спутником Gravity Probe B, которые позже были опубликованы в журнале Physical Review Letters. От формирования идеи эксперимента до завершения сбора и обработки данных с Gravity Probe B прошло около 47 лет, при этом на исследования было потрачено 750 миллионов долларов США. И все эти затраты были направлены на то, чтобы подтвердить два фундаментальных предсказания, построенных на общей теории гравитации Эйнштейна.
Согласно теории Эйнштейна, время и пространство не являются постоянными жесткими структурами ньютоновской Вселенной, они едины в форме пространства-времени и подвержены искривлениям под действием гравитации. Тело большой массы деформирует пространство-время, также как шар для боулинга искривляет поверхность батута. Кроме того, вращающиеся тела незначительно увлекают за собой и пространство-время.
Наша планета за счет своей массы и вращения может изменять пространство-время обоими упомянутыми способами. Именно это и должны были проверить четыре гироскопа, размещенные на борту Gravity Probe B, запущенного на полярную орбиту на высоте 640 км над поверхностью Земли. Согласно предположениям ученых, искривление пространства-времени влияет на гироскоп так, что его ось медленно отклоняется в плоскости орбиты спутника примерно на 1,8 тысячных градуса в год, а в перпендикулярной плоскости – на 40 миллисекунд в год.
Эксперимент, фактически, стартовал в 1963 году, когда ученые констатировали тот факт, что уже существуют технологии, необходимые для подобных исследований. В 1984 году проект перешел в стадию разработки. В результате долгого процесса согласований спутник Gravity Probe B был запущен в 2004 году. Данные собирались всего 16 месяцев, но потом потребовалось еще около 5 лет обработки собранной информации, чтобы выделить полезный сигнал на фоне других явлений.
Гироскопы, размещенные на борту спутника, состояли из сверхпроводящего ниобия, таким образом, во время вращения супертоки в ниобии создавали магнитный момент, параллельный оси вращения. Для измерения направления этого момента были использованы чрезвычайно точные магнитометры, способнее зафиксировать малейшие изменения в ориентации (прецессии, предсказанные общей теорией относительности). В начале миссии оси всех четырех гироскопов были установлены по оси симметрии спутника. К слову, ось симметрии также совпадала с оптической осью телескопа, смонтированного на конце конструкции. Специальные двигатели ориентировали спутник на звезду HR 8703 в созвездии Пегаса в нашей Галактике (за исключением того момента, когда прямую видимость звезды перекрывала Земля). Кроме того, для усреднения всевозможных «паразитных» крутящих моментов, система поворачивалась вокруг своей оси раз в 78 секунд.
Еще во время подготовки эксперимента были обнаружены явления, влияющие на точность данных. В первую очередь, вращение оси из-за не совсем сферической формы ротора. Это во много раз усложнило процесс начальной калибровки и ухудшило результат. Когда эксперимент задумывался, планировалось довести его точность до 1%; на практике удалось достичь лишь 20% точности. Однако при этом эксперимент показал явное наличие релятивистской прецессии.
Также по теме:
- Разделение времени и пространства. Новая квантовая теория отвергает пространство-время Эйнштейна
- ЕКА возобновляет финансирование марсианской миссии 2016 года
Источники: