Freche Satelliten haben Physikern ein Geschenk gemacht

Freche Satelliten haben Physikern ein Geschenk gemacht

Die elliptischen Bahnen der Galileo-Satelliten 5 und 6 ermöglichten es den Forschern, die Gravitationszeitdilatation mit beispielloser Genauigkeit zu messen. Die relativistische Exzentrizität erreicht aufgrund der Höhenverschiebung der Satelliten eine Spitzenamplitude von etwa 370 Nanosekunden

Der erfolglose Start von zwei Satelliten zur globalen Positionsbestimmung vor vier Jahren erwies sich als ein echtes Geschenk für Physiker. Die Wissenschaftler verwendeten die Raumsonden 5 und 6 des Galileo-Systems, um die Gravitationszeitdilatation genauer zu messen.

Die Gravitationszeitdilatation (Gravitationsrotverschiebung) ist eine Schlüsselvorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie, die Albert Einstein vor 100 Jahren veröffentlichte. Gravitationsfelder verlangsamen den Lauf der Zeit. Je näher die Uhr an einem massiven Objekt ist, desto langsamer bewegen sich die Pfeile für den externen Beobachter.

Zeitverlangsamung tritt auch aufgrund von Bewegung auf, wie von Einsteins spezieller Relativitätstheorie von 1905 vorhergesagt. Je schneller Sie sich bewegen, desto langsamer tickt die Uhr (für den Außenstehenden). Zeitdilatation ist nicht nur ein theoretisches Phänomen. Die Satelliten sollten es verwenden, um Benutzern auf der Erde genaue Messwerte zu liefern. Die Forscher konnten das Phänomen vor Ort messen. Der berühmteste Fall wurde 1976 mit dem Experiment Gravity Probe-A aufgezeichnet. Dann wurde eine Atomuhr in eine Höhe von 10.000 km geschickt, wonach die Daten mit den Messwerten auf der Erde verglichen wurden. Die Ergebnisse bestätigten die Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie mit einer Genauigkeit von 0,007%.

Die Messungen der Gravitationssonde A galten 40 Jahre lang als Goldstandard, bis die Satelliten Galileo 5 und 6 auftauchten, die 2014 mit der Sojus-Rakete gestartet wurden, um sich dem europäischen Satellitennavigationsnetz anzuschließen. Aber es lief nicht nach Plan. Die Quintessenz ist, dass die Rakete Satelliten in unregelmäßigen Bahnen abfeuerte (zu elliptisch für die Navigation). Beide Satelliten steigen und fallen zweimal täglich auf einer Umlaufbahn von 8.500 km.

Dieses Verhalten ist nicht für die Navigation geeignet und die Teammitglieder versuchen immer noch herauszufinden, wie Satelliten in eine Konstellation zurückgebracht werden können. Diese Situation ist jedoch ideal, um die Zeitdilatation zu ändern, zumal Galileo 5 und 6 über eigene Atomuhren verfügen, die 3 Millionen Jahre lang stabil bleiben.

Freche Satelliten haben Physikern ein Geschenk gemacht

Aufgrund einer Fehlfunktion wurden die Galileo-Satelliten 5 und 6 beim Start der Sojus-Rakete im Jahr 2014 in die falschen Bahnen gebracht. Nachfolgende Manöver halfen beim Ausrichten ihrer Umlaufbahnen, aber die Flugbahnen bleiben zu elliptisch, um sich der Konstellation anzuschließen.

Neue Messungen haben die Genauigkeit der Bestimmung der Gravitationsverzögerungszeit um das Fünffache gegenüber den Indikatoren Schwerkraftsonde-A verbessert. Ich bin froh, dass die Theorie durch praktische Beobachtungen bestätigt wird.

Außergewöhnliche Ergebnisse waren aufgrund der einzigartigen Eigenschaften der Galileo-Satelliten möglich. Es ist notwendig, für die Stabilität ihrer Borduhren, die Genauigkeit der Umlaufbahn sowie das Vorhandensein von Laserreflektoren zu danken, die die Leistungsmerkmale unabhängiger und genauer Messungen der Umlaufbahn von der Erde liefern.

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