Gravity Probe-A
czyli potwierdzania ogólnej teorii względności część pierwsza
Gravity Probe-A była sondą, na której pokładzie znalazł się eksperyment dotyczący ogólnej teorii względności. Nazywana jest pierwszą, która w środowisku kosmicznym badała strukturę czasoprzestrzeni.
EksperymentPolegał na dosyć prostym pomyśle: porównać czas z dwóch zegarów, jednego pozostającego na ziemi i drugiego znajdującego się w sondzie. Oczywiście, przed startem zegary były wyzerowane i uruchomione w dokładnie tym samym momencie. Lecz według ogólnej teorii względności, drugi zegar miał przyspieszyć.
Dlaczego? Ogólna teoria względności Einsteina mówi między innymi, że czas jest zakrzywiany przez grawitację. Oznacza to po prostu, że im większa siła grawitacji w danym punkcie tym wolniej w tym punkcie upływa czas. Dlatego oczekiwano przyspieszenia drugiego zegara - po wyniesieniu przez rakietę znalazłby się on dalej od środka Ziemi niż pierwszy, wobec czego towarzysząca mu grawitacja byłaby mniejsza.
Z powodów ekonomicznych, Gravity Probe-A nie została rozpędzona do pierwszej prędkości kosmicznej - wzniosła się na wysokość 10 000 km, po czym spadła i spłonęła w ziemskiej atmosferze.
KonstrukcjaNa początek trzeba zdać sobie sprawę z tego, że do eksperymentu były potrzebne ekstremalnie dokładne urządzenia. Przewidywane przyspieszenie drugiego zegara wynosiło tylko 7 * 10^(-6). Wobec tego nie tylko zegar i jego praca miały być niesamowicie dokładne - ale także pomiar czasu i synchronizacja z drugim zegarem. Z tego powodu, w roli zegarów użyto wodorowych maserów (maser to akronim od Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, jego "bratem" jest laser - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Sprawę porównywania czasu pokładowego i naziemnego rozwiązano dzięki transponderowi, który wysyłał na ziemię aktualny czas pokładowy. Czas maserów mierzono z wykorzystaniem efektu Dopplera.
Z mniej ważnych, lecz równie niezawodnych i potrzebnych elementów można wymienić jeszcze pokładowe akumulatory zasilające elektronikę, rozdzielacz i układ utrzymujący wnętrze sondy w odpowiedniej temperaturze.
Przygotowanie do misjiPomysłodawcą i wykonawcą sondy było Astrofizyczne Obserwatorium z Smithsonian Institution. Był to o tyle ważny wybór, że właśnie ten instytut pracował wcześniej z ultradokładnymi zegarami i znał technologię tworzenia maserów. Projekt był sponsorowany przez NASA we współpracy z MSFC (Marshall Space Flight Center), natomiast kierował nim Robert Vessot.
Sonda powstawała od 1971 roku. Ostatnie prace i testy nastąpiły w maju 1976.
Przebieg misjiZegary tuż przed misją zostały wyzerowane i uruchomione w tym samym momencie. Naziemny zegar (zdublowany) został ulokowany na wyspie Merrit znajdującej się przy Florydzie.
O 7:41 AM, 18 czerwca 1976 roku z Walloops Flight Center wystartowała rakieta Scout A, na której szczycie znalazła się Gravity Probe-A. Podczas całego lotu nieustannie wysyłane były sygnały z sondy na ziemię. W sumie, misja trwała 1 godzinę i 55 minut. Po osiągnięciu największej wysokości - 10 000 km - sonda wraz z czwartym stopniem rakiety opadła i spaliła się w ziemskiej atmosferze.
Wyniki i skutki misjiMisja okazała się sukcesem - wszystko zadziałało poprawnie. Zaobserwowano także przewidywane przyspieszenie drugiego zegara z dokładnością do 0.02%. Była to pierwsza kosmiczna misja, która potwierdziła wpływ grawitacji na czasoprzestrzeń, przez co zapoczątkowana została seria podobnych eksperymentów (m.in. z Voyagerami i Galileo).
Czy misja była istotna z dzisiejszego punktu widzenia? Jeśli założyć, że gdyby nie Gravity Probe-A, nie zwrócono by uwagi na wspomniane zjawisko - to z pewnością tak. Przykładowo, warto zauważyć, że gdyby oprogramowanie sterujące satelitami systemu GPS nie uwzględniało skutków ogólnej teorii względności wykazanych w misji GP-A, naziemne odbiorniki GPS nie odbierałyby sygnałów z satelitów z powodu nieprawidłowej synchronizacji czasu satelitów w kosmosie. Nie można jednak tak jednoznacznie zawyżać znaczenia tej misji, jako że podobne eksperymenty (z użyciem wież czy samolotów) były wcześniej przeprowadzane z pozytywnym skutkiem (i o wiele mniejszą dokładnością).
PS. Uff, nawet nie wiecie przez ile źródeł trzeba było się przekopać!
Wątek: Gravity Probe-A (Przeczytany 4595 razy)