На самом деле все началось с неудачи: в 2014 году два спутника европейской спутниковой навигационной системы Galileo из-за сбоя в работе ракеты «Союз» не смогли выйти на предусмотренные для них орбиты. И тогда ученые решили использовать данные с этих спутников для наиболее точного на сегодняшний день тестирования предсказанного Эйнштейном красного гравитационного смещения.
С помощью спутников Galileo 5 и 6 ученым удалось с высокой точностью подтвердить правильность предсказанного Эйнштейном красного гравитационного смещения. © ESA-P. Carril/Wikimedia Commons/G. Porter
Из-за произошедшего сбоя в верхней ступени «Союза» два спутника Galileo в августе 2014 года так и не смогли взлететь на предусмотренную для них высоту. Но некоторые ученые, не занятые непосредственно в проекте Galileo, увидели в случившемся счастливое совпадение, которое позволило им продолжить свои исследования эйнштейновской теории относительности. Результаты этой непредвиденной и нежданной научной миссии спутников были опубликованы в уважаемом научном журнале Physical Review Letters.
22 августа 2014 года оба европейских спутника Galileo 5 и 6 были отправлены в космос с помощью российской ракеты «Союз». Но из-за несрабатывания систем в верхней ступени ракеты спутники не удалось вывести на предусмотренную круговую орбиту на высоту около 23 500 километров. Вместо этого они стали летать по эллиптической орбите, на которой их высота дважды в день подвержена перепадам примерно на 8 700 километров.
Так как поначалу все выглядело так, что оба спутника для системы позиционирования Galileo использовать не удастся, подумывали даже о том, чтобы вообще их отключить. Гравитационные физики Центра прикладных космических технологий и микрогравитации (ZARM) Бременского университета в качестве альтернативного варианта предложили другое: использовать спутники вместе с имеющимися на борту атомными часами для того, чтобы провести более качественное тестирование явления красного гравитационного смещения.
Этот эффект представляет собой одно из центральных научных предсказаний Альберта Эйнштейна представленной сотню лет назад общей теории относительности. И здесь предусматривается, что гравитация - в нашем случае сила притяжения Земли - оказывает воздействие на время. Точнее говоря, часы идут с увеличением расстояния от Земли, то есть в космическом пространстве, быстрее, чем идентичные часы на Земле. Совместно с партнерами из Технического университета Мюнхена, команде ZARM удалось подтвердить красное гравитационное смещение в четыре раза более точно, чем это удавалось ранее. И это стало первым прогрессом в таком тестировании теории относительности за последние 40 лет. Параллельный анализ команды ученых из Франции привел к такому же результату.
Красное гравитационное смещение имеет большое практическое значение в позиционировании, навигации, при определении международного атомного времени, а также в геодезии и геофизике. Бременская инициатива научного использования спутников Galileo была поддержана как Германским центром авиации и космонавтики, так и Европейским космическим агентством ESA.
Например, данные об орбите и ходе часов предварительно обрабатывались Управлением поддержки навигации при Европейском центре управления космическими полетами ESOC в Дармштадте в течение трех лет и были предоставлены группе в ZARM и еще одной группе в Парижской обсерватории для параллельного независимого анализа. Кроме того, наряду с высокоточными данными, касающимися часов и орбит, исследователями были использованы и лазерные измерения позиций обоих спутников.
0
