科學家用發射失敗的衛星來測試相對論

Andy Yang
Andy Yang
2015年11月17日, 上午 10:00
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歐洲太空總署(ESA)去年將兩顆伽利略衛星導航系統(歐洲版的 GPS)意外發射進錯誤的軌道後,至今還停留在錯誤的軌道上。雖然看來將它們「導回正軌」的機會頗為渺茫,但在火箭專家們繼續研究怎麼辦的同時,歐盟科學家想到了可以趁機利用它們來測試相對論的可能性。GPS 衛星應該是要發射進圓形的軌道上,然而由於發射時使用的俄國聯盟(Soyuz)火箭的上層推進發生故障,因此兩顆衛星被停留在了離心率頗高的楕圓軌道上。如此一來,衛星會不停地在高重力(低軌道)和低重力(高軌道)間來回,正好利用導航衛星時必需配備的高精度原子鐘,來實際測量是否有時間膨脹的效果。

和 GPS 系統是由推算衛星的位置來為地面定位不同,這個應用變成反過來要從地面用鐳射算出衛星精確的位置和軌道,然後再用公式推算出來的時間差距,來和衛星上實際測得的時間做比較。先前已經有 Gravity Probe B 用另一種方式計算相對論,但這兩顆 Galileo 衛星則是可以以更高的準確度,進行更長時間(至少一年)的觀測,應該可以將愛因斯坦的相對論確認到更高的精度。只是,還是希望 ESA 終能將它們推到正確的軌道上,不然伽利略系統開張,不知道還要等多久呢...
標籤: einstein, esa, galileo, gps, satellites, satnav, theoryofrelativity, timedilation
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