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太空卫星“出轨”改弦 将测试广义相对论

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苏州在线核心提示:如果成功,将是有史以来有关引力如何影响时间流逝的最精确测量……

欧洲两颗入轨失败的伽利略导航卫星将变废为宝,在当前轨道上利用搭载的原子钟测试爱因斯坦广义相对论。如果成功,将是有史以来有关引力如何影响时间流逝的最精确测量。

被意外发射到错误轨道上的两颗人造卫星将改变用途,以便对爱因斯坦广义相对论的一项预言进行迄今为止最为严格的测试。该预言认为距离大质量物体越近,钟表的转速就越慢。

太空卫星“出轨”改弦 将测试广义相对论

由欧洲空间局(ESA)操控的这两颗卫星于去年被一枚俄罗斯联盟号火箭错误地发射到一条椭圆形轨道上,而非之前设计的圆形轨道。这使得它们不再适合自身的预期用途,即作为被称为“伽利略”的欧洲全球导航系统的一部分。

但是这两颗伽利略卫星都安装有原子钟。根据广义相对论,时钟的“嘀嗒”声会随着卫星在其摇摆的轨道中向地球靠近而逐渐变慢,这是因为大质量行星的引力会使时空结构弯曲所致。而随着卫星离开地球远去,时钟则会越转越快。

太空卫星“出轨”改弦 将测试广义相对论

11月9日,ESA宣布,德国柏林应用空间技术与微重力中心(ZARM)和法国巴黎天文台时空参照系统部门如今打算跟踪这种时钟的减速与加速。通过比较已知高度卫星上的时钟运行速度,研究人员将能够测试爱因斯坦广义相对论的准确性。

并未参与这项工作的加拿大温尼伯市马尼托巴大学物理学家Gerald Gwinner指出,发射太空实验需要大量的时间和金钱,所以利用偏离航向的伽利略卫星是“一个绝妙的主意”。“有时一个不幸的事故可以被转化为一些有帮助并且有趣的东西。”Gwinner说,“这是一个‘当生活给了你一个酸柠檬,那就做杯柠檬水吧’的典型案例。”

太空卫星“出轨”改弦 将测试广义相对论

早在1976年,美国宇航局(NASA)便发射了装载着原子钟的重力探测器A,在1万公里的高空与地面上的另一部原子钟比较“嘀嗒”声。然而这架探测器在太空中只停留了不到两小时。相比之下,伽利略卫星将进行长达1年的试验——每天两次爬升并下降8500公里。

关键词:伽利略 爱因斯坦 原子钟 广义相对论

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