Pētnieki ir apstiprinājuši divas Alberta Einšteina vispārējās relativitātes teorijas prognozes, noslēdzot vienu no NASA visilgāk īstenotajiem projektiem. Gravity Probe B eksperimentā tika izmantoti četri īpaši precīzi žiroskopi, kas bija izvietoti ap Zemi riņķojošā satelītā, lai izmērītu divus Einšteina gravitācijas teorijas aspektus. Pirmais ir ģeodēziskais efekts jeb telpas un laika deformācija ap gravitācijas ķermeni. Otrais ir kadra vilkšana, kas ir apjoms, kurā rotējošais objekts griežas sev līdzi telpu un laiku.
Gravity Probe-B noteica abus efektus ar nepieredzētu precizitāti, norādot uz vienu zvaigzni IM Pegasi, atrodoties polārajā orbītā ap Zemi. Ja gravitācija neietekmētu telpu un laiku, GP-B žiroskopi, atrodoties orbītā, vienmēr būtu vērsti vienā virzienā. Bet, apstiprinot Einšteina teorijas, žiroskopi piedzīvoja izmērāmas, nelielas izmaiņas to griešanās virzienā, kamēr Zemes gravitācija tos vilka.
Projekts tiek strādāts jau 52 gadus.
Rezultāti ir pieejami tiešsaistē žurnālā Physical Review Letters.
Mākslinieka koncepcija par gravitācijas zondi B, kas riņķo ap Zemi, lai izmērītu telpu un laiku, četrdimensiju Visuma apraksts, tostarp augstums, platums, garums un laiks. Attēla kredīts: NASA
'Iedomājieties Zemi tā, it kā tā būtu iegremdēta medū,' sacīja Frensiss Everits, Stenfordas universitātes Gravity Probe-B galvenais pētnieks. 'Planētai griežoties, medus ap to grieztos, un tas pats notiek ar telpu un laiku,' 'GP-B apstiprināja divas no visdziļākajām Einšteina Visuma prognozēm, kurām ir tālejoša ietekme uz astrofizikas pētījumiem. Tāpat desmitgades tehnoloģisko inovāciju aiz misijas būs ilgstošs mantojums uz Zemes un kosmosā.
NASA sāka šī projekta izstrādi, sākot 1963. gada rudenī, saņemot sākotnējo finansējumu relativitātes žiroskopa eksperimenta izstrādei. Turpmākās attīstības desmitgades radīja revolucionāras tehnoloģijas, lai kontrolētu vides traucējumus kosmosa kuģos, piemēram, aerodinamisko pretestību, magnētiskos laukus un termiskās izmaiņas. Misijas zvaigžņu izsekotājs un žiroskopi bija visprecīzākie jebkad izstrādātie un ražotie.
GP-B pabeidza datu vākšanas darbības un tika pārtraukta 2010. gada decembrī.
'Misijas rezultātiem būs ilgtermiņa ietekme uz teorētisko fiziķu darbu,' sacīja Bils Danči, NASA galvenās mītnes Vašingtonā vecākais astrofiziķis un programmu zinātnieks. 'Katram turpmākajam izaicinājumam Einšteina vispārējās relativitātes teorijām būs jāmeklē precīzāki mērījumi nekā ievērojamais darbs, ko paveica GP-B.'
GP-B nodrošinātās inovācijas ir izmantotas GPS tehnoloģijās, kas ļauj lidmašīnām nolaisties bez palīdzības. NASA Cosmic Background Explorer misijai tika izmantotas papildu GP-B tehnoloģijas, kas precīzi noteica Visuma fona starojumu. Šis mērījums ir lielā sprādziena teorijas pamatā, un tas noveda pie Nobela prēmijas NASA fiziķim Džonam Materam.
GP-B izstrādātā satelīta koncepcija bez vilkšanas ļāva izveidot vairākus Zemes novērošanas satelītus, tostarp NASA Gravity Recovery and Climate Experiment un Eiropas Kosmosa aģentūras gravitācijas lauku un līdzsvara stāvokļa Ocean Circulation Explorer. Šie satelīti nodrošina visprecīzākos Zemes formas mērījumus, kas ir būtiski precīzai navigācijai uz sauszemes un jūrā, kā arī izprot attiecības starp okeāna cirkulāciju un klimata modeļiem.
GP-B arī paaugstināja zināšanu robežas un nodrošināja praktiskās apmācības vietu 100 doktorantiem un 15 maģistra grāda kandidātiem universitātēs visā ASV. Vairāk nekā 350 studentu un vairāk nekā četri desmiti vidusskolēnu strādāja arī pie projekta kopā ar vadošajiem zinātniekiem un kosmosa inženieriem no nozares un valdības. Viens bakalaura students, kurš strādāja pie GP-B, kļuva par pirmo sievieti kosmosa astronautu, Salliju Raidu. Vēl viens bija Ēriks Kornels, kurš 2001. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā.
'GP-B svarīgos veidos papildina zināšanu bāzi par relativitāti, un tās pozitīvā ietekme būs jūtama to studentu karjerā, kuru izglītība tika bagātināta ar projektu,' sacīja NASA galvenās mītnes Zinātnes misijas direktorāta asociētais administrators Eds Veilers.
Avoti: NASA , Stenfordas universitāte