Супутники Galileo дозволяють зробити перевірку деяких постулатів Теорії Ейнштейна

0

Автор: студент групи РПЗ-3, Купреєв Юра

У серпні минулого року Європейське космічне агентство справило запуск п’ятого і шостого супутників навігаційної системи Galileo. Але в ході запуску в останньому щаблі ракети-носія щось пішло не так, і обидва супутника виявилися виведені на орбіту на достатньому видаленні від розрахункової точки. 
У результаті орбіти супутників виявилися не круглої форми по відношенню до Землі, а ексцентричними, і це робило неможливим використання цих супутників для навігації. Вироблена пізніше корекція дозволила зменшити ексцентричність орбіт до різниці в 8000 кілометрів між їх перигеем і апогеєм відносно Землі, що вже дозволило супутникам функціонувати як навігаційних супутників. 
Для інженерів в області супутникової навігації дана ситуація вилилася у великі неприємності, що зажадали кардинальної зміни програмного забезпечення навігаційної системи. Але для вчених-фізиків ексцентричність орбіт стала можливістю для перевірки ефекту, визначеного Загальною теорією відносності Альберта Ейнштейна. Вчені з SYRTE (Sytemes de Reference Temps Espace), одного з відділів Паризької обсерваторії, і ZARM (Center of Applied Space Technology and Microgravity), дослідницького центру Бременського університету, Німеччина, за допомогою даних від цих супутників планують обчислити ступінь уповільнення часу в залежності від зменшення сил гравітації. 
Цей ефект називається гравітаційним червоним зміщенням або розширенням часу. Він вже спостерігався раніше в ситуації з супутниками різних навігаційних систем, сигнали від яких вимагають невеликої корекції у зв’язку з тим, що годинник супутників йдуть трохи повільніше, ніж аналогічні годинники на Землі. Відношення між рівнем уповільнення часу і відстанню до Землі було обчислено в ході експерименту 1976 за допомогою космічного апарату Gravity Probe A, який піднявся на висоту в 10 000 кілометрів від поверхні Землі. Дослідники порівняли швидкість годин на борту цього космічного апарату зі швидкістю аналогічних годин, що залишилися на Землі, і вирахували різницю течії часу з точністю до 140 мільйонних часток відсотка. 
Годинник на основі квантового генератора є достатньо великими і складними інструментами, які дозволяють виміряти час з дуже високою точністю. Такі годинники і деякі інші види атомних годин встановлюються на навігаційних супутниках і вони є “серцем” всієї навігаційної системи. Точність цих годин вже дозволяє зробити виміри ефекту релятивістського уповільнення часу і дослідники з SYRTE і ZARM вхопилися за цю можливість. 
На відміну від супутників Gravity Probe A, супутники системи Galileo не мають систем мікрохвильової двосторонньої радіозв’язку, через яку в 1976 році передавалося значення частоти годин квантового генератора. Однак, ці супутники і не потребують в такій системі, для отримання інформації з супутників буде використовуватися існуюча комунікаційна інфраструктура системи Galileo. 
Керівництво ЄКА дало добро на проведення досліджень в лютому 2015 року, а власне збір даних буде розпочато в 2016 році і триватиме рівно один рік. “Найголовнішим є те, що перевірка Теорії Ейнштейна буде проводитися паралельно з функціонуванням супутників, без будь-якого втручання в їх роботу” – розповідає Ксав’єр Вентура Травесет (Xavier Ventura Travese), керівник відділу глобальних навігаційних систем Європейського космічного агентства. 
Супутники навігаційної системи постійно посилають сигнали, в яких міститься інформація про їх поточний положенні, супроводжувана тимчасовими мітками. Зробивши запис всіх сигналів, які передаються супутниками, що знаходяться на ексцентричних орбітах, і зіставивши їх з мітками часу наземних приймальних станцій, вчені отримають можливість обчислити швидкість ходу годинника супутників і змін цієї швидкості від місця розташування супутника. Для всього цього, крім збору даних переданих сигналів, для підвищення точності вчені планують використовувати промені лазерів, які будуть націлені на


Share.

Comments:

Leave A Reply

'