地球を周回するNASAの探査機が、重力がどのように質量に周囲の時空を歪ませるかを記述するアルバート・アインシュタインの一般相対性理論の2つの重要な予測を確認しました。
グラビティ・プローブBミッションは、重力に関するアインシュタインの理論の2つの側面、すなわち測地効果、または重力体の周りの空間と時間のゆがみ、およびフレームドラッグ、つまり回転する物体が回転する際に引っ張る空間と時間の量について研究するために2004年に開始されました。
「地球が蜂蜜に浸かっているように想像してください」と、重力プローブBの主任研究者であるスタンフォード大学の物理学者フランシス・エブリット氏は声明の中で述べています。 「惑星が回転するとき、その周りの蜂蜜は渦を巻くでしょう、そしてそれは空間と時間についても同じです。 GP-Bはアインシュタインの宇宙の最も深い予測のうちの2つを確認し、天体物理学の研究全体に広く影響を及ぼしました。”
グラビティ・プローブBは、4つの超精密ジャイロスコープを使って、2つの重力仮説を測定した。 その結果、ペガシス座IM星という一つの星に観測装置を向けることで、前例のない精度で両方の効果を確認することができました。
もし重力が空間と時間に影響を与えなければ、探査機のジャイロは地球の極軌道にある間、常に同じ方向を向いているはずです。 しかし、地球の重力に引っ張られて、ジャイロスコープの回転方向が小さくても変化していることがわかり、アインシュタインの理論が裏付けられたのです。
「このミッションの結果は、理論物理学者の研究に長期的な影響を与えるだろう」と、ワシントンのNASA本部の上級宇宙物理学者でプログラムサイエンティストのビル・ダンチは述べています。 「アインシュタインの一般相対性理論に対する将来のあらゆる挑戦は、GP-Bが成し遂げた驚くべき仕事よりも、より精密な測定を求めなければならないだろう」と述べた。
A long time coming
これらの結果は、NASAの歴史の中で最も長く続いたプロジェクトの一つを締めくくるものである。 宇宙機関は1963年に相対性ジャイロスコープの実験開発に携わるようになった。
数十年にわたる研究とテストの結果、空気力学的抵抗、磁場、熱変動など、宇宙船に影響を与える環境擾乱を制御する画期的な技術が生まれました。 さらに、このミッションの星追跡装置とジャイロスコープは、これまでに設計・製造されたものの中で最も精密なものでした。
重力プローブBプロジェクトは、航空機の着陸誘導に役立つGPS技術の進歩につながった。 また、ビッグバン直後から残る宇宙の背景放射を正確に決定したNASAの宇宙背景探査ミッションにも、さらなるイノベーションが適用されました。
重力探査機Bが開拓した抵抗のない衛星のコンセプトは、NASAの重力回収型気候実験など、多くの地球観測衛星を可能にした。 これらの衛星は、陸上や海上でのナビゲーションや、海洋循環と気候パターンの関係を理解するために不可欠な、地球の形状を最も正確に測定することができます。
Gravity Probe Bの広い範囲
重力プローブBミッションは、博士号や修士号の候補者から学部生、高校生まで、アメリカ中の学生たちの訓練の場としても機能しました。 実際、このミッションに携わったある学部生は、後に女性初の宇宙飛行士となったサリー・ライドになった。
「GP-Bは相対性理論に関する知識ベースを重要な方法で追加し、そのポジティブな影響は、このプロジェクトによって教育が豊かになった学生のキャリアに感じられるでしょう」と、NASA本部の科学ミッション本部副長官であるエド・ワイラー氏は述べました。
Gravity Probe Bはデータ収集作業を終了し、2010年12月に退役しました。 同プローブの成果は、学術誌「フィジカル・レビュー・レターズ」のオンライン版に掲載されました。
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