Οι δορυφόροι Galileo θα πραγματοποιήσουν ετήσιο πείραμα για τη θεωρία του Αϊνστάιν

Οι Galileos 5 και 6 εκτοξεύθυηκαν μαζί σε έναν πύραυλο Soyuz, στις 22 Αυγούστου 2014. Όμως, το ελαττωματικό ανώτερο στάδιο τους εγκλώβισε σε επιμήκεις τροχιές που μπλόκαραν τη χρήση τους για την πλοήγηση.

Οι ειδικοί της ESA ανέλαβαν δράση και επέβλεψαν ένα απαιτητικό σύνολο ελιγμών ώστε να ανυψωθούν τα χαμηλά σημεία των τροχιών των δορυφόρων για να γίνουν πιο κυκλικές.

"Οι δορυφόροι μπορούν πλέον να λειτουργούν συνεχώς, αξιόπιστα τα ωφέλιμα φορτία πλοήγησης τους, και η Ευρωπαϊκή Επιτροπή με την υποστήριξη της ESA εξετάζει την ενδεχόμενη επιχειρησιακή χρήση τους", εξηγεί ο ανώτερος σύμβουλος satnav της ESA, Javier Ventura-Traveset.

"Εν τω μεταξύ, οι δορυφόροι έχουν γίνει κατά λάθος εξαιρετικά χρήσιμοι επιστημονικά, ως εργαλεία για τον έλεγχο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν μετρώντας με μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ τον τρόπο που η βαρύτητα επηρεάζει το πέρασμα του χρόνου."

Παρά το γεγονός ότι οι τροχιές των δορυφόρων έχουν προσαρμοστεί, παραμένουν ελλειπτικές, με κάθε δορυφόρο να ανεβαίνει και να κατεβαίνει περίπου οκτώ χιλιάδες πεντακόσια χιλιόμετρα δύο φορές ημερησίως.

Είναι αυτές οι τακτικές αλλαγές στο ύψος, και ως εκ τούτου τα επίπεδα της βαρύτητας, που είναι πολύτιμα για τους ερευνητές.

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν προέβλεψε πριν από έναν αιώνα πως ο χρόνος θα κυλούσε πιο αργά κοντά σε ένα ογκώδες αντικείμενο. Έχει αποδειχθεί πειραματικά, με σημαντικότερο το πείραμα του 1976, όταν ένα ατομικό ρολόι μέιζερ υδρογόνου εκτοξεύθηκε στο Gravity Probe A 10 000 χιλιόμετρα στο διάστημα, επιβεβαιώνοντας την πρόβλεψη στα 140 μέρη ανά εκατομμύριο.

Τα ατομικά ρολόγια στους δορυφόρους πλοήγησης πρέπει να λάβουν υπόψη τους πως τρέχουν πιο γρήγορα σε τροχιά από οτι εαν βρίσκονταν στο έδαφος - λίγα δέκατα του μικροδευτερόλεπτα ανά ημέρα, τα οποία ωστόσο θα μας δώσουν σφάλματα πλοήγησης περίπου 10 χιλιομέτρων ανά ημέρα.

"Τώρα, για πρώτη φορά μετά τον Gravity Probe Α, έχουμε τη δυνατότητα να βελτιώσουμε την ακρίβεια και να επιβεβαιώσουμε τη θεωρία του Αϊνστάιν σε μεγαλύτερο βαθμό", σχολιάζει ο Javier.

Αυτή η νέα προσπάθεια εκμεταλλεύεται το παθητικό ατομικό ρολόι μέιζερ υδρογόνου πάνω σε κάθε Galileo, τις επιμήκεις τροχιές που δημιουργούν διαφορετική χρονική διαστολή, και τη συνεχή παρακολούθηση χάρη στο παγκόσμιο δίκτυο επίγειων σταθμών.

"Επιπλέον, ενώ το πείραμα του Gravity Probe A ενέπλεκε μια μοναδική τροχιά της Γης, θα είμαστε σε θέση να παρακολουθήσουμε εκατοντάδες τροχιές κατά τη διάρκεια ενός έτους," εξηγεί ο Javier.

"Αυτό ανοίγει την προοπτική του σταδιακού ξεκαθαρίσματος των μετρήσεων μας με τον εντοπισμό και την απομάκρυνση των συστηματικών σφαλμάτων. Η εξάλειψη αυτών των σφαλμάτων είναι πράγματι μία από τις μεγάλες προκλήσεις.

"Για αυτό βασιζόμαστε στην υποστήριξη των καλύτερων εμπειρογνωμόνων της Ευρώπης καθώς και την ακριβή παρακολούθηση από τη Διεθνή Υπηρεσία Συστήματος Παγκόσμιας Δορυφορικής Πλοήγησης, μαζί με τον εντοπισμό με ακρίβεια εκατοστού από το λέιζερ."

Τα αποτελέσματα αναμένονται σε περίπου ένα χρόνο και προβλέπεται να τετραπλασιάσουν την ακρίβεια των αποτελεσμάτων του Gravity Probe Α.

Οι δύο ομάδες που εκπονούν τα πειράματα είναι το κέντρο ZARM Center of Applied Space Technology and Microgravity στη Γερμανία, και το Γαλλικό SYRTE Systèmes de Référence Temps-Espace, με εξειδίκευση και τα δύο στην έρευνα της θεμελιώδους φυσικής.

Το επικείμενο πείραμα Atomic Clock Ensemble in Space, που έχει προγραμματιστεί να πετάξει στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό το 2017, θα ελέγξει τη θεωρία του Αϊνστάιν στα 2-3 μέρη ανά εκατομμύριο.

Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να επικοινωνήσετε με:

Javier Ventura-Traveset
ESA Global Navigation Satellite Systems Senior Advisor
Email: Javier.ventura-traveset@esa.int

Pacôme Delva
SYRTE, Observatoire de Paris
Email: pacome.delva@obspm.fr

Sven Hermann
ZARM Center of Applied Space Technology and Microgravity
Email: sven.herrmann@zarm.uni-bremen.de