Niezwykła kula dyskotekowa krążąca teraz wokół Ziemi

Jednym z najbardziej subtelnych efektów przewidywanych przez ogólną teorię względności jest zjawisko znane jako rotacyjne przeciąganie klatek. Jest to spowodowane przez masywne wirujące ciało, takie jak planeta, ciągnące za sobą czasoprzestrzeń, gdy się obraca. To powoduje, że wszelkie małe wirujące cząstki w pobliżu są predysponowane.

Nie trzeba dodawać, że efekt jest niewielki i niezwykle trudny do zaobserwowania. Różnica między przewidywaniami Einsteina i Newtona wynosi około jednej części na kilka bilionów.

Różne próby zmierzenia tego na orbicie okołoziemskiej przyniosły mieszany sukces. Najlepszy był statek kosmiczny o wartości 750 milionów dolarów o nazwie Gravity Probe B, który NASA wystrzeliła w 2004 roku.

Statek kosmiczny składał się z czterech małych, niemal idealnie kulistych żyroskopów, z których każdy pokryty był warstwą nadprzewodzącą, w której ruch elektronów można było wykorzystać do pomiaru rotacji.

Pomysł polegał na monitorowaniu bardzo drobnych zmian w sposobie obracania się tych żyroskopów, gdy statek kosmiczny krążył wokół Ziemi. Teoretycznie powinno to pozwolić i pomiar przeciągania kadru z dokładnością do 1 proc. Jednak różne problemy ze statkiem kosmicznym zmniejszyły jego celność do około 20 procent.

Astrofizycy bardzo chcieliby uzyskać lepszy pomiar, ale wiedzą, że szanse na zebranie gotówki potrzebnej na kolejny eksperyment tego typu są tak małe, jak sam efekt.

Ale jest o wiele tańszy sposób na osiągnięcie tego samego celu, przynajmniej według Włoskiej Agencji Kosmicznej ASI.

Ci goście umieścili kulę dyskotekową na orbicie Ziemi i twierdzą, że dokładne zmierzenie jej orbity z ziemi powinno dać podobny wynik.

Ta kula dyskotekowa to niezwykły przedmiot. Jest całkowicie pasywny, bez silników odrzutowych i elementów elektronicznych. Zamiast tego jest to wolframowa kula wielkości piłki nożnej, ważąca 400 kg i pokryta 92 reflektorami, które umożliwiają śledzenie jej za pomocą laserów na Ziemi. Te reflektory sprawiają, że wygląda jak kula dyskotekowa.

Niewielki rozmiar i duża masa kuli sprawiają, że jest ona najdoskonalszą cząstką testową, jaką kiedykolwiek umieszczono na orbicie, pierwszą strukturą lotniczą, jaką kiedykolwiek wykonano z wolframu i najgęstszym obiektem krążącym wokół dowolnego miejsca w Układzie Słonecznym.

Piłka jest znana jako satelita LAser RElativity lub LARES. Włosi wystrzelili go w lutym zeszłego roku i od tego czasu dokładnie mierzą jego charakterystykę orbitalną.

Dzisiaj Antonio Paolozzi z Uniwersytetu La Sapienza w Rzymie i Ignazio Ciufolini z Uniwersytetu Salento opisali wyniki tego procesu.

Oczywiście, ten eksperyment nie będzie łatwy. Pomysł polega na zmierzeniu orbity kuli poprzez odbijanie od niej laserów, a następnie porównaniu tego z teoretycznie przewidywaną orbitą, która uwzględnia wszystkie różne siły, które muszą działać na satelitę.

Problem polega oczywiście na tym, że efektów tych jest wiele, często są one subtelne i mogą zagłuszyć sygnał, którego szukają.

Aby zniwelować skutki najbardziej subtelnych z tych sił, zespół musi porównać dane z LARES z innymi podobnymi cząstkami testowymi na orbicie. Na szczęście Włosi mają już na orbicie kilka innych kul dyskotekowych, zwanych LAGEOS 1 i 2.

Choć nie są tak doskonałe jak LARES, dostarczają dane od kilku lat.

Paolozzi i Ciufolini są przekonani, że analiza w końcu zapewni dokładny pomiar przeciągania ramy obrotowej. Dodając dane orbitalne LARES, możliwe będzie wyeliminowanie również skutków [tych perturbacji], co pozwoli na osiągnięcie ok. 1% dokładności, jak mówią.

Będzie to imponujące, nie tylko dlatego, że udało się to osiągnąć za ułamek ceny sondy grawitacyjnej B.

Ale jest jeszcze za wcześnie, by otwierać korki od szampana. Jak mogą poświadczyć fizycy, którzy próbowali zmierzyć ten efekt, te wysoce czułe eksperymenty mają tendencję do wywoływania dziwnych niespodzianek.

Będzie obserwował, jak sobie poradzą.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1305.6823 :LARES pomyślnie wystartował na orbicie: opis satelity i misji

ukryć