Посмотрите на схему выше. На левом рисунке представлено пространство в классической физике, или просто участок космоса без планеты. В нём отмечен круг диаметром 12 745 километров. Длина этой окружности (округлённо) — 40 тыс. км. Бегая по ней, гироскоп всё время сохраняет ориентацию своей оси (она отмечена стрелками). Справа показана реальная ситуация. Масса Земли стягивает пространство-время, условно говоря, в неглубокий конус. Это искажение можно представить как вырезание из пирога небольшого клина (пунктирные линии на обоих рисунках, угол клина преувеличен для наглядности). В результате окружность стягивается на 2,8 сантиметра. В случае со спутником ось его гироскопа по мере прохождения орбиты всё время отклоняется на небольшой угол, и за год эта ошибка накапливается настолько, что её уже могут поймать приборы. Второй эффект — «увлечение рамы», то есть явление увлечения инерциальной системы координат вращающейся Землёй. «Это как если бы наша планета была погружена в мёд», — сравнивает Френсис. Данный эффект приводит к медленному отклонению оси вращения гироскопа в экваториальной плоскости (на заглавном рисунке — frame-dragging precession). Gravity Probe B обнаружил и его.

___________________________________________________________________________________________________

А так наглядно можно представить закручивание пространства вращающейся Землёй (иллюстрация Gravity Probe B).

___________________________________________________________________________________________________

Как пишет Science, точность измерения двух описанных эффектов составила 0,25% и 19%. С одной стороны, это попадание в цель (полученные значения отклонения осей гироскопов согласуются «с Эйнштейном»). Но с другой – это не то, на что рассчитывали авторы опыта в самом начале. Кстати, в целом этот эксперимент со спутником был задуман, страшно сказать, аж в 1959 году! Но только в XXI веке техника позволила реализовать идею. Одно из достижений создателей аппарата — идеальные сферы, работавшие в качестве роторов гироскопов. Они были сделаны из кварца и покрыты сверхпроводящим ниобием для создания магнитного поля. На спутнике сферы подвешивались в вакууме в камере, хорошо изолированной от внешних магнитных полей и охлаждённой до 1,8 кельвина. По размеру роторы были с шарик для пинг-понга. Они были сделаны из очень однородного материала. А отклонение их поверхности от идеальной сферы составило менее 10 нанометров (это несколько атомов). Если такой шарик увеличить до размеров Земли, на ней не было бы холмов выше трёх метров. Колоссальная механическая точность сфер должна была привести к высочайшей же точности измерения эффектов ОТО, но подвёл фактор, которому при проектировании миссии не придали должного значения. Чудо-сферы оказались недостаточно сферичны не по геометрии, а в электромагнитном плане. В процессе изготовления они захватили некоторое количество электрических зарядов, которые потом повлияли на вращение этих пробных тел. Такой просчёт и привёл к снижению общей точности опыта, хотя принципиально эффекты ОТО были подтверждены. Но данная оплошность послужила поводом для критики авторов проекта со стороны некоторых коллег-физиков. Мало того что команде Gravity Probe B теперь нужно убеждать научный мир в полной корректности всех внесённых поправок, так ей ещё и высказывают упрёки в отношении неразумно потраченных денег. Ведь вся миссия обошлась государственной казне в $760 миллионов. Между тем ещё в 2004 году другая группа учёных с 10-процентной точностью измерила эффект «увлечения рамы» куда более дешёвым методом. Они вычислили отклонение орбит двух старых спутников за десятилетие.

___________________________________________________________________________________________________

Кварцевый шарик-ротор в исходном виде (слева) и покрытый ниобием. Участники проекта отмечают, что он уже повлиял и будет ещё долго влиять на развитие технологий на Земле и в космосе. В частности, найденные в ходе создания Gravity Probe B технические решения уже задействованы в сверхточных системах спутниковой навигации и ряде научных космических миссий Европы и США (фото Gravity Probe B).

___________________________________________________________________________________________________

На эту критику можно ответить, что подтверждение предсказанных теорией эффектов другим способом – дорогого стоит. А ещё следует вспомнить, что сами проектирование и постройка спутника «для проверки Эйнштейна» явились техническим прорывом, «круги» от которого будут расходиться ещё долго. Так или иначе, по словам Эверитта, эксперимент Gravity Probe B подтвердил два глубоких предсказания теории Эйнштейна. Подробнее о впечатляющем достижении инженеров и физиков можно прочесть в пресс-релизах NASA и Cтэндфордского университета. Полный научный отчёт о результатах проекта Gravity Probe B вскоре должен выйти в журнале Psychical Review Letter.

Источник: http://discovery-tv.do.am/publ/14-1-0-169

Понравилась статья? Тогда советуем ознакомиться со следующими:

• Солнечная энергетика
• Освещение
• Токамак
• Батареи и топливные элементы
• Энергетика
• Элементарные частицы
• Адронный коллайдер