Eliptyczne orbity satelitów Galileo 5 i 6 pozwoliły badaczom zmierzyć czasową grawitację z niespotykaną dokładnością. Ekscentryczność relatywistyczna osiąga szczytową amplitudę około 370 nanosekund, ze względu na przesunięcie wysokości satelitów
Nieudane uruchomienie dwóch globalnych satelitów pozycjonujących 4 lata temu okazało się prawdziwym darem dla fizyków. Naukowcy wykorzystali statek kosmiczny 5 i 6 systemu Galileo, aby dokładniej zmierzyć grawitacyjne rozszerzenie czasu.
Grawitacyjna dylatacja czasu (grawitacyjne przesunięcie ku czerwieni) jest kluczową prognozą ogólnej teorii względności, którą Albert Einstein opublikował 100 lat temu. Pola grawitacyjne spowalniają upływ czasu. Im bliżej masywnego obiektu znajduje się zegarek, tym wolniej poruszają się strzały dla zewnętrznego obserwatora.
Spowolnienie czasu występuje również w wyniku ruchu, jak przewiduje specjalna teoria względności Einsteina z 1905 roku. Im szybciej się poruszasz, tym wolniej tyka zegar (dla zewnętrznego obserwatora). Dylatacja czasu to nie tylko zjawisko teoretyczne. Satelity miały go używać do zapewnienia dokładnych odczytów użytkownikom na Ziemi. Naukowcy byli w stanie zmierzyć to zjawisko w terenie. Najbardziej znany przypadek został zarejestrowany w 1976 roku za pomocą eksperymentu Sonda grawitacyjna. Następnie wysłano zegar atomowy na wysokość 10 000 km, po czym porównano dane z odczytami na Ziemi. Wyniki potwierdziły przewidywania ogólnej teorii względności z dokładnością 0,007%.
Pomiary Gravity Probe-A były uważane za standard złota przez 40 lat, aż do pojawienia się satelitów Galileo 5 i 6. Para została wystrzelona na rakiecie Sojuz w 2014 r., Aby dołączyć do europejskiej sieci nawigacji satelitarnej. Ale rzeczy nie poszły zgodnie z planem. Najważniejsze jest to, że rakieta uruchomiła satelity na nieregularne orbity (zbyt eliptyczne do nawigacji). Oba satelity wznoszą się i opadają na 8500 km na orbicie dwa razy dziennie.
To zachowanie nie nadaje się do pracy nawigacyjnej, a członkowie zespołu nadal próbują dowiedzieć się, jak zwrócić satelity do konstelacji. Ale ta sytuacja jest idealna do zmiany rozszerzenia czasu, zwłaszcza, że Galileo 5 i 6 mają swoje własne zegary atomowe, które pozostaną stabilne przez 3 miliony lat.
Z powodu awarii satelity Galileo 5 i 6 zostały wystrzelone na niewłaściwe orbity podczas wystrzelenia rakiety Sojuz w 2014 roku. Kolejne manewry pomogły rozmieścić orbity, ale ścieżki lotu pozostają zbyt eliptyczne, aby dołączyć do konstelacji.
Nowe pomiary poprawiły dokładność wyznaczania czasu zwalniania grawitacyjnego o 5 razy w porównaniu ze wskaźnikami Gravity Probe-A. Cieszę się, że teorię potwierdzają obserwacje praktyczne.
Niezwykłe wyniki były możliwe dzięki unikalnym cechom satelitów Galileo. Należy podziękować za stabilność pokładowych zegarów atomowych, dokładność na orbicie, a także obecność reflektorów laserowych, które zapewniają charakterystykę niezależnych i dokładnych pomiarów orbity z Ziemi.
