Ученые Стэнфордского университета подвели черту под одним из самых долгих и дорогих американских космических проектов. Его итог: полвека исследований, разработок, ожиданий и разочарований, без малого миллиард потраченных долларов и результат, достижимый куда меньшей кровью. Целью космического эксперимента Gravity Probe B была проверка двух весьма тонких эффектов, являющихся следствием Общей теории относительности Эйнштейна.
Относительные тонкости
Первый — так называемая геодезическая прецессия — изменение направления оси вращающегося тела в искривленном массивным телом (Землей) пространстве-времени. Второй эффект — прецессия, возникающая за счет увлечения вращающейся Землей инерциальной системы координат.
«Представьте, если бы Земля была погружена в мед. При вращении планеты вокруг своей оси и Солнца мед вокруг нее деформировался бы и закручивался», — пояснил второй эффект многолетний руководитель эксперимента Френсис Эверитт.
Количественно величину прецессий в 1960 году рассчитал доктор Леонард Шифф из Стэнфордского университета. Он же предложил измерить едва уловимые отклонения гироскопов в космосе, где легче всего избежать влияния на них посторонних воздействий. Практическая реализация проекта началась еще в 1963 году.
Гироскопы в космосе
Схема эксперимента довольно проста. На борту аппарата Gravity Probe B смонтированы четыре гироскопа. Их роторы, подвешенные в электростатическом поле, являются самыми совершенными сферами, когда-либо выполненными человеком — шары из кварца отполированы до атомарного уровня. Эти шары были раскручены до 4 тыс. оборотов в минуту.
Когда аппарат вывели на высокую полярную орбиту в 2004 году, оси всех четырех гироскопов были направлены на опорную звезду. Согласно ньютоновской механике, в отсутствие моментов внешних сил совершенный гироскоп не должен прецессировать, и его ось со временем не должна менять направление.
Микроскопические отклонения оси гироскопов, возникавшие благодаря релятивистским эффектам, измеряло точнейшее интерференционное устройство.
Научная фаза эксперимента продолжалась год, и лишь сейчас ученые подвели итоги работы. «GP-B подтвердил два наиболее важных предположения об эйнштейновской вселенной и открыл многообещающие перспективы для астрофизики», — добавил Эверитт. Анализ показал, что геодезическая прецессия гироскопов составляла 6,6 угловой миллисекунды в год, прецессия за счет увлечения пространства — 37,3 угловой миллисекунды в год. Оба результата соответствуют теоретическим расчетам.
Самый дорогой волчок
Решение о начале проекта принималось еще на заре космической эры, и лишь сегодня становится ясно, что поставленную фундаментальную задачу можно решить менее дорогими методами. С 1960−х годов на осуществление проекта налогоплательщиками и частными лицами было потрачено около 750 млн долларов.
«Никто не сомневался в этом результате, и вряд ли он станет чем-то значимым. Другие методы, такие как лазерная локация искусственных спутников Земли и Луны, точнее и дешевле. После этой миссии фундаментальная физика в NASA умерла», — пояснил Infox.ru ведущий научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA Вячеслав Турышев. Работа ученых принята к публикации в журнале Physical Review Letters.
