Российские физики предложили эксперимент для проверки достоверности общей теории относительности. В отличие от других экспериментов, его можно многократно воспроизвести. Исследование опубликовано в научном журнале Acta Astronautica.
Общая теория относительности (ОТО) — самая успешная теория гравитации, ее используют в астрономии, космонавтике. Существует целый ряд экспериментальных доказательств ОТО, однако большинство из них уникальны, единичны — поскольку наблюдаются редкие природные явления, которые невозможно в точности повторить. Физики из Российского университета дружбы народов разработали «стандартный» космический эксперимент, который позволил бы воспроизводить наблюдения. Для этого физики предложили использовать эффект гравитационного маневра — когда траектория движения тела в космосе меняется под действием гравитации планет.
«Эйнштейновская теория относительности имеет своеобразное эмпирическое обоснование, основанное на нескольких отдельных наблюдениях, в первую очередь в других звездных системах и галактиках. Это разрозненные наблюдения, которые не представляют собой серию строго повторяющихся экспериментов. Не существует "стандартного" эксперимента с несколькими повторяющимися результатами, которые убедительно соответствовали бы теории относительности. Мы предлагаем такой эксперимент, основанный на гравитационном маневра зонда вблизи Венеры», — рассказал доктор физико-математических наук Александр Ефремов, директор Учебно-научного института гравитации и космологии РУДН.
Физики предлагают использовать модель с Солнцем, Венерой, Землей и космическим зондом. В ней планеты движутся вокруг Солнца почти по круговым орбитам, а зонд — по эллиптической трактории. Зонд — сферическое тело с диаметром около 0,5 м и массой 100—200 кг — стартует с Земли в направлении Венеры. Он приближается к ней на критическое расстояние и осуществляет гравитационный маневр, после которого снова возвращается к земной орбите. Суть эксперимента заключается в том, что малые искажения траектории, которые вносит ОТО, многократно усиливаются после гравитационного маневра. Поэтому эти отклонения легко можно измерить в конечной точке траектории. Физики провели теоретические расчеты, а затем проверили их в численном эксперименте — компьютерной симуляции.
Расчеты и симуляция показали, что поправки ОТО меняют траекторию зонда до подлета к Венере незначительно — отклонение в точке максимального приближения к Венере составляет всего 35 км. Хотя это много по сравнению с самим зондом, в космических масштабах это крохотное расстояние. Зато после совершения гравитационного маневра это отклонение увеличивается многократно. Финальные точки траектории, рассчитанные с учетом правок ОТО и без них, отличаются на 0,7—3,7 миллиона километров (в зависимости от максимального приближения зонда к Венере). Такую разницу легко измерить с Земли имеющимися инструментами для наблюдений.
«Мы доказали, что в классической гравитации и ОТО конечные положения зонда в один момент времени могут заметно отличаться, и наблюдатель с Земли, безусловно, может измерить эту разницу. В реальном эксперименте движение зонда, конечно, может быть не точно таким, как в упрощенной модели, которую мы использовали для удобства. Однако нет сомнений в том, что существующие космические технологии позволяют провести этот эксперимент, как описано в нашем исследовании», — прокомментировал Александр Ефремов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
