Forskere har bekræftet to forudsigelser af Albert Einsteins generelle relativitetsteori, og afsluttede et af NASAs længste igangværende projekter. Den første er den geodetiske virkning eller vridningen af rum og tid omkring et gravitationskrop. Den anden er rammetrækkning, hvilket er den mængde et spinnende objekt trækker plads og tid med det, når det roterer.
Gravity Probe-B bestemte begge effekter med en hidtil uset præcision ved at pege på en enkelt stjerne, IM Pegasi, mens de var i en polær bane omkring Jorden. Hvis tyngdekraften ikke påvirkede rum og tid, ville GP-B's gyroskoper pege i samme retning for evigt, mens de er i kredsløb. Men til bekræftelse af Einsteins teorier oplevede gyroskoperne målbare, små ændringer i retning af deres spin, mens Jordens tyngdekraft trak mod dem.
Projektet har været i værkerne i 52 år.
Resultaterne er online i tidsskriftet Physical Review Letters.
”Forestil jorden, som om den var nedsænket i honning,” sagde Francis Everitt, Gravity Probe-B-hovedundersøger ved Stanford University. ”Når planeten roterer, ville honningen omkring den virvle rundt, og det er det samme med plads og tid,” ”GP-B bekræftede to af de mest dybe forudsigelser af Einsteins univers og havde vidtrækkende implikationer på tværs af astrofysikforskning. Ligeledes vil årtierne med teknologisk innovation bag missionen have en varig arv på Jorden og i rummet. ”
NASA begyndte udviklingen af dette projekt startende i efteråret 1963 med indledende finansiering til at udvikle et relativitetsgyroskopeksperiment. Efterfølgende årtier med udvikling førte til banebrydende teknologier til at kontrollere miljøforstyrrelser på rumfartøjer, såsom aerodynamisk træk, magnetfelter og termiske variationer. Missionens stjernespor og gyroskop var de mest præcise nogensinde designet og produceret.
GP-B afsluttede sin dataindsamlingsoperation og blev nedlagt i december 2010.
”Missionsresultaterne vil have en langsigtet indflydelse på arbejdet for teoretiske fysikere,” sagde Bill Danchi, senior astrofysiker og programvidenskabsmand ved NASAs hovedkvarter i Washington. "Hver fremtidig udfordring for Einsteins teorier om generel relativitet skal søge mere præcise målinger end det bemærkelsesværdige arbejde, GP-B har udført."
Innovationer aktiveret af GP-B er blevet brugt i GPS-teknologier, der gør det muligt for fly at lande uden hjælp. Yderligere GP-B-teknologier blev anvendt til NASAs Cosmic Background Explorer-mission, som nøjagtigt bestemte universets baggrundsstråling. Denne måling er understøttelsen af big-bang-teorien og førte til Nobelprisen for NASA-fysikeren John Mather.
Det trækfrie satellitkoncept, der blev banebrydet af GP-B, gjorde et antal jordobserverende satellitter mulige, herunder NASAs tyngdekraftsgenopretning og klimaeksperiment og Det europæiske rumfartsagenturs tyngdekraftfelt og stabil tilstand Ocean Circulation Explorer. Disse satellitter giver de mest præcise målinger af formen på Jorden, der er kritiske for præcis navigation på land og hav og for at forstå forholdet mellem havcirkulation og klimamønstre.
GP-B fremførte også vidensgrænser og gav en praktisk uddannelsesbane for 100 doktorander og 15 kandidatuddannelser ved universiteter i USA. Mere end 350 studerende og mere end fire dusin gymnasieelever arbejdede også med projektet sammen med førende forskere og luftfartsingeniører fra industri og regering. En studerende, der arbejdede på GP-B, blev den første kvindelige astronaut i rummet, Sally Ride. En anden var Eric Cornell, der vandt Nobelprisen i fysik i 2001.
”GP-B tilføjer videnbasen om relativitet på vigtige måder, og dens positive indflydelse vil mærkes i karrierer for studerende, hvis uddannelser blev beriget med projektet,” sagde Ed Weiler, associeret administrator af Science Mission Directorate ved NASAs hovedkvarter.
Kilder: NASA, Stanford University
