GravityProbe - проверяем Эйнштейна

[X]

Может немного поговорим о предстоящем пуске. Я так понял 17 апреля на Дельта 2 его пуляют. Железняков написал о кварцевых шарах о которых я тоже слышал, но 750 мегабаксов для проверки теории слишком много, что практически можно получить из искривленного пространства и времени с нашими то силами?
Ну и может кто с физиков раскажет насколько это все интересно, и какие могут быть получены результаты.

[X]

Проект очень интересный. Как известно в пользу ОТО свидетельствуют факты отклонения света около звезд , прецессия перигелия Меркурия и красное смещение . Этот же эксперимент должен проверить фундаментальный эффект возникающий у  вращающихся тел , ну и в добавок померять кривизну пространства-времени возле земли.

Гравитация - это нечто большее чем притяжение тел друг у другу. Оказывается врaщающиеся тела увлекают за собой пространство-время и закручивают его.  Как черная дыра на картинке сверху. Для Земли эффект разумеется послабже , но все равно это - очень важные моменты , играющие большую роль в теории великого объединения и космологии .  Эксперимент Gravity Probe - не просто очередная проверка ОТО , он качественно отличается от всех предыдущих и позволяет взглянуть на теорию с другой  стороны.
 Железняков к сожалению неправильно изложил суть эксперимента . Шары - не "тяготеющие массы" , а гироскопы .  Гироскопы идеальные во всех отношениях. Стабильность вращения  - 10e-11 градуса/в час , что в миллионы раз лучше ближайших аналогов. Они не подвержены  никаким внешнем негравитационным возмущениям - остаточной атмосфере , магнитному полю Землю , давлению света солнца  и многим другим факторам. Идеальная система отсчета.   Только так можно уловить ничтожные отклонения во вращении роторов ,  вызванные релятивисткими эффектами.  Роторы - шары из кварца, подвешены электростатикой , раскручены до 10000 оборотов в минуту , идеально гладкие . Если бы наша планета была бы такой же гладкой - самые большие горы были бы около 1 м высотой . Более совершенный в этом плане объект во ввселенной - только нейтронные звезды. Шары покрыты сверхпроводником . Вся установка охлаждена до 1.8 К , запас гелия на 2 года . Малейшие возмущения в движении роторов фиксируются СКВИДами с фантастической точностью  Настоящая песня торжеству высоких технологий.
 Если ее запустят ,  если удастся измерить релятивисткие эффекты - это будет событие сравнимое по значимости с опытами Майкельсона и открытием Хаббла (Хаббла-человека , а не Хаббла-телескопа).  К сожалению с запуском возникают проблемы. Проект стал неофициальным рекордсменом по количеству переносов дат старта.  Лично я сомневаюсь , что 17 апреля Дельта оторвется от земли. Скорее позже , а там посмотрим.

[Agent]

Прямая трансляция запуска http://www.nasa.gov/multimedia/nasatv/
Кстати , очень интересно НАСА начинает освещать такие события. Пуск ТМА-4 шел с интервью разными, описанием целей экспедиции и тд и тп.
Я помню Шаттловские пуски раньше - картинки с камер разных и редко коментатор чето вставит. Все окромя взлета - скукота.

[Agent]

Скраб.
На последней секунде. Инженеры не были уверены, что данные о ветре с последнего метеозонда правильно загружены в комп ракеты.
Завтра очередная попытка в такое же время

[Kent]

Попытка перевода обзора из http://spaceflightnow.com/delta/d304/status.html  :wink:

http://einstein.stanford.edu

Overview of Gravity Probe B
NASA PRESS KIT
Posted: April 17, 2004

Обзор Gravity Probe
17 Апреля, 2004

В 1916 Альберт Einstein  сформулировал  общую теорию относительности, которая является одной из основополагающих теорий современной физики.
....теория Einstein объединяет вместе пространство, время, и гравитацию, и предсказывает такие причудливые явления как черные дыры и расширяющаяся Вселенная, - что все еще остается наименее подтвержденными научными теориями. Теперь, через 88 лет, группа из Stanford Университета, NASA, и Lockheed Martin готовятся запустить космический аппарат Gravity Probe B, чтобы измерить два самых странных предсказанных эффектов Einstein.

Первый из этих  эффектов, известный как геодезический или эффект искривления пространства-времени, согласно которому  любое тело в пространстве искривляет или изгибает свое локальное пространство-время. Гравитация  является не притягивающей силой между телами, как утверждал Исаак Ньютон, а скорее результат  перемещения тел в искривленном пространстве-времени. ...чтобы представить себе этот эффект – можно представить локальное пространство-время  как покрывало и Землю - как шар, лежащий в середине. Тяжелый шар искривляет или создает вмятину в покрывале, так, что другое небесное тело, перемещающееся вдоль Земли,  стремится вниз по искривлению поверхности к центральному шару. Геодезический эффект, который будет измеряться измеряемый Gravity Probe B это величина угла, который возникает из-за искривления Землей локальное пространство-время..

Другой эффект, известный как "фрейм-перемещение" ("frame-dragging"), постулированный Австрийскими физиками Josef Lense и Hans Turring через два года после того, как Einstein опубликовал  общую теорию относительности. Согласно ему, небесное тело, вращаясь вокруг своей оси, увлекает  локальное пространство-время  вместе с собой, подобно жидкости, увлекаемой во вращательное движение шаром, вращающимся в ее массе. Тут можно провести параллель с  вращением электрически заряженного тела,  генерирующего магнитное поле. По этой причине этот эффект часто называют "гравимагнитным" и обнаружение его может считаться обнаружением новой силы в природе, гравимагнитной.

Эксперимент на борту Gravity Probe B разрабатывался, чтобы измерить эти эффекты с беспрецедентной точностью. Космический корабль будет состоять из спутника содержащего четыре сверхточных сферических гироскопа находящегося  на полярной орбите, и телескопа  - подобно авианосцу, с которого взлетает  несколько умных истребители. Другими словами, все очень сложно.

Гироскопы должны поддерживаться в нейтральной среде, в которой они будут  раскручены в вакууме, исключая воздействие внешних сил, магнитного поля  Земли, или помехами от самого аппарата. В начале эксперимента, телескоп (и спутник) выравниваются, ориентируясь на отдаленную «калибровочную» звезду. Гироскопы выравниваются с телескопом, так, что первоначально их ось вращения также указывают на «калибровочную» звезду. Гироскоп раскручивается, и, в течение года телескоп (и спутник) остаются выровненные с «калибровочной» звездой. Режим вращения гироскопа контролируется, чтобы обнаружить любое отклонение или дрейф из-за геодезического и фрейм-перемещения.

Если прогнозы базировавшиеся на теории Einstein - правильны, то ось вращения гироскопов должна медленно дрейфовать из их начального положения относительно «калибровочной» звезды - в плоскости орбиты спутника, из-за кривизны локального пространства-времени, и перпендикулярно орбите из-за эффекта фрейма-перемещения. Физики считают, что эффекты относительности - особенно эффект фрейма-перемещение - особенно сильны около черных дыр и других огромных галактических тел, вокруг небольшой планеты подобно Земли, эти эффекты едва заметны. Например, предсказанный угол отклонения оси вращения из-за эффекта фрейма-перемещение соответствует ширине человеческого волоса видимого с расстояния 10 миль!

Когда Stanford физик Leonard Schiff (и независимо, George Pugh в Pentagon) сначала предлагающее этот эксперимент в 1960, Америка только что создала NASA, запустила первый спутник, и вступила  в космическую гонку. До высадки людей на Луну было все еще 10 лет. В то время, этот эксперимент казался довольно простым, но он потребовал четыре десятилетия научного и технологического продвижения, чтобы создать космическую лабораторию и инструмент измерения достаточно умную и точный достаточно, чтобы измерить эти крохотные релятивистские эффекты.

Измерение геодезического эффекта – бОльшего из них, будет проведено с точностью в 0.01%, что значительно больше, чем любые предшествующие измерения, и обеспечит наиболее точный тест общей относительности. Эффект фрейма-перемещение никогда непосредственно не был измерен, но ожидается, что Gravity Probe B измерит его с точностью в пределах 1%.

По крайней мере, девять новых технологий должны были быть  изобретены  и усовершенствованы, что бы  выполнить эксперимент. Сферический гироскоп имеет устойчивость более чем в миллион раз лучшее, чем наилучший инерционный гироскоп, используемый в навигации, а магнитометры, названные  SQUIDs (Super-Conducting Quantum Interference Devices),предназначенные для контроля направления оси вращения гироскопа, могут обнаружить изменение угла оси вращения  приблизительно 1/40,000,000 градуса. Эти достижения стали возможны только благодаря уникальной комбинации криогенной, спутниковой технологии и новым технологиям производства и измерений.

Во время своих 40 с лишним лет  разработки программа Gravity Probe B ..... новые технологические,  коммерческие, социальные достижения..... Технологические достижения  включают криогенные технологии, использованные в других миссиях NASA, GPS, оптические технологии, технологии плавки кварца, которые имеют коммерческие приложения, и фото диодные детекторы, которые имеют применения  для улучшения цифровых камер.

Менее осязаемый, но возможно наиболее важно, Gravity Probe B имело глубокий эффект в карьерах многочисленных студентов - как закончившие и студенты последнего курса, так и студенты средней школы, в Stanford Университете и других образовательных учреждениях. Почти 100 диссертаций написаны по различным аспектам этой программы, и в GP-B также участвует  первая женщина-астронавт, управляющий делами крупной авиакосмической компании, профессор Гарварда, Princeton, Stanford и т.д., а также последний нобелевский лауреат по физике.

Гравитация является наиболее фундаментальным взаимодействием в природе; она действует на все. Но гравитация - все еще загадка – и мы полностью ее не понимаем. Общая теория относительности  Einstein 1916 навсегда изменила наши понятия о пространства и времени, он дал нам новый взгляд на гравитацию. Если GP-B подтвердит два прогноза общей относительности, тогда, мы сделали наиболее точное измерение формы локального пространства-времени, и подтвердили математику общей относительности в новом стандарте точности. Если с другой стороны, результаты противоречат с теоретическими прогнозами Einstein, тогда, мы можем столкнуться с требованием создавать целую новую теорию структуры вселенной и движения материи. Независимо от того, какой результат будет получен, GP-B обеспечит нас новым  взглядом на структуру нашей вселенной.

[Kent]

Это, кстати к вопросу о том что такое фундаментальные исследования, и как они связаны с космонавтикой   (правда, в данном случае, не пилотируемой)..
 :oops: А так же к вопросу об удовлетворении собственного интереса за государственный счет
Все-таки 750 MUSD...

[Kent]

Ну и вот несколько картинок:

Схема установки:


Собственно проба:


Телескоп:


гироскоп:


Дьюар в котором это все варится:

[Agent]

На парковочную орбиту вышел.  
Т было 1657GMT
Что еще предстоит:
T+61:38.1    Second Stage Restart
Delta's second stage engine reignites for a short firing to raise the orbit's perigee.
T+61:54.3    Second Stage Cutoff 2
The second stage shuts down after a 40-second burst. The orbit achieved should be 356.2 miles at apogee, 344.1 miles at perigee and inclined 90.007 degrees.
T+66:50.0    Solar Array Deploy
The power-generating solar arrays on the Gravity Probe-B spacecraft are deployed in a process that will last about three minutes.
T+74:10.0    Begin Spin-up
The second stage begins a slow 0.1 rpm roll maneuver that is imparted into the satellite for its upcoming separation.
T+75:00.0    GP-B Separation
NASA's Gravity Probe-B spacecraft is released from the launch vehicle for its $700 million mission to test key aspects of Einstein's general theory of relativity.

[Agent]

Разделение прошло нормально. Орбита та, что нада.
Спутник рапортует, что все в порядке.

[ratman]

Дорогой он, конечно, зараза... Почти столько же, сколько оба MER'а.
И все для того, чтобы ответить на простой вопрос: закручивается или не закручивается
Хотя все и так почти уверены, что закручивается

[Marmot]

Хотя все и так почти уверены, что закручивается

Одно время все были уверены что эфир существует...
А потом началась совсем другая физика :-)

[Старый]

Хотя все и так почти уверены, что закручивается

Одно время все были уверены что эфир существует...
А потом началась совсем другая физика :-)

 Да уж... Чем то всё это неуловимо напоминает иентерферометр Майкельсона...

[Kent]

Кризиса в физике вроде не наблюдается, так, вроде, до сих пор серьезных сомнений в ОТО и СТО не было, или я чего-то упуcтил? Все-таки имхо, как-то дороговато для простого подтверждения того, в чем почти никто не сомневается... 40 лет, 700 M$... Может лучше было бы темныю материю (или энергию) поискать? Есть тут физики - может кто-нибудь объяснит, чего от GPB ожидают?

[Игорь Суслов]

... до сих пор серьезных сомнений в ОТО и СТО не было

Ну, быть может, только в среде физиков...
А вот простой люд изо всех сил ломает ставшие привычными представления о пространстве-времени-гравитации :
http://www.astronomy.ru/forum/index.php?board=2
http://forums.airbase.ru/ (правда, доска сейчас прикрыта до обеда), ну и конечно - спец.форумы и чаты по физике ("Мембрану" не рекомендую )

[Старый]

Кризиса в физике вроде не наблюдается, так, вроде, до сих пор серьезных сомнений в ОТО и СТО не было, или я чего-то упуcтил? Все-таки имхо, как-то дороговато для простого подтверждения того, в чем почти никто не сомневается... 40 лет, 700 M$... Может лучше было бы темныю материю (или энергию) поискать? Есть тут физики - может кто-нибудь объяснит, чего от GPB ожидают?

 Да как вам сказать... Без эфира в физике было всё нормально. Потом с эфиром стало ещё лучше. Потом эфир накрылся и стало совсем хорошо. То есть что есть он что нет - ничего не изменилось. Кризиса не случилось. Так и тут. Этот гравити проб это интерферометр Майкельсона в современном варианте. Которым сами физики хотят доказать самим себе, что их представления верны.

 Ато ведь может как получится?  Может фотоны света просто притягиваются к планете, вот луч и искривляется. Как искривляется траектория космического аппарата при пролёте у планеты. Чем фотон хуже космического аппарата? А они тут: "Пространство кривое!"
 Или вот для аналогии приводят пример мяч на покрывале. А что тогда с обратной стороны покрывала? Пространство выпуклое? С этой стороны всё скатывается к мячу, а с обратной отталкивается?

 Поэтому и возникает мнение, что теория Эйнштейна это нечто наподобие теории эфира. То есть хорошо описывает наблюдаемые факты, но в реальности отсутствует.

 Вот например по моему скромному имхо старого ламера (ни ухом ни рылом не разбирающегося в данном вопросе) все наблюдаемые эффекты вызваны ограниченностью скорости распространения взаимодействия в наших инструментах. То бишь пока не изобрели инструментов работающих на неэлектромагнитном принципе, в которых взаимодействие передавалось бы быстрее света. Отсюда и все спецэфффекты теории относительности... То есть грубо говоря не пространство кривое, а инструменты у человечества кривые.

[Игорь Суслов]

... грубо говоря не пространство кривое, а инструменты у человечества кривые.

А вот это - безусловно верно. Как и у многих - руки

[Зомби. Просто Зомби]

... Или вот для аналогии приводят пример мяч на покрывале. А что тогда с обратной стороны покрывала? Пространство выпуклое? С этой стороны всё скатывается к мячу, а с обратной отталкивается? ...

 :mrgreen:  :mrgreen:  :mrgreen:

... Вот например по моему скромному имхо старого ламера (ни ухом ни рылом не разбирающегося в данном вопросе) все наблюдаемые эффекты вызваны ограниченностью скорости распространения взаимодействия в наших инструментах. То бишь пока не изобрели инструментов работающих на неэлектромагнитном принципе, в которых взаимодействие передавалось бы быстрее света. Отсюда и все спецэфффекты теории относительности... То есть грубо говоря не пространство кривое, а инструменты у человечества кривые.

Было прямое измерение: атомные часы на самолете, типа - из Америки в Россию
И кто-то из великих физиков принимал участие, толи Ландау, толи Лифшиц, а толи и вовсе Капица...
Аккумулятор подсел и они его от автомобиля поддерживали, вследствие чего история попала в телевизор.

Но часы отстали...

[X]

Было прямое измерение: атомные часы на самолете, типа - из Америки в Россию
И кто-то из великих физиков принимал участие, толи Ландау, толи Лифшиц, а толи и вовсе Капица...
Аккумулятор подсел и они его от автомобиля поддерживали, вследствие чего история попала в телевизор.

Но часы отстали...

Часы ушли вперед, вы будете смеяться. 10 км подъема из гравитационного колодца значат больше, чем какие-то 10 часов со скоростью меньше одной миллионной скорости света...

Попутно было установлено, что советский возимый радиооптический мост несколько точнее государственного эталона Канады :-)

[Старый]

Так отстали или ушли вперёд? А нахрена тогда бвло лететь тз Америки в Россию? Вокруг Москвы нельзя было покружиться? Или тут колодец не тот? А на аэростате никто не пробовал часы подымать, чтоб различить эффекты от скорости и от колодца? И т.д.

[ааа]

Часы ушли вперед, вы будете смеяться. 10 км подъема из гравитационного колодца значат больше, чем какие-то 10 часов со скоростью меньше одной миллионной скорости света...

Вы, как человек, публикующийся в "Популярной механике", наверняка помните прошлогоднюю статью там о GPS.
Так вот, эти спутники сами по себе инструмент для подобных измерений: их бортовой стандарт частоты вынут из грав. ямы и движется с орбитальной скоростью. Приходится вводить спец.поправки частоты перед запуском, с учетом того, что она на орбите будет иной. Я, помнится, писал об этом на сгоревшем форуме. Кажется, даже цифры были.