NASA Gravity Probe bestÀtigt zwei Einstein-Theorien

Eine NASA-Sonde, die die Erde umkreist, hat zwei Schlüsselvorhersagen von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie bestätigt, die beschreibt, wie die Schwerkraft die Massen dazu bringt, die Raumzeit um sie herum zu verformen.

Die Mission Gravity Probe B (GP-B) wurde 2004 gestartet, um zwei Aspekte von Einsteins Gravitationstheorie zu untersuchen: den geodätischen Effekt oder das Verziehen von Raum und Zeit um einen Gravitationskörper und das Ziehen von Rahmen, das die Menge von Raum und Zeit, die ein drehendes Objekt mit sich zieht, wenn es sich dreht.

"Stell dir die Erde vor, als wäre sie in Honig getaucht", sagte Francis Everitt, GP-B-Principal Investigator an der Stanford University in Palo Alto, Kalifornien, in einer Erklärung. "Wenn sich der Planet dreht, wird der Honig um ihn herum wirbeln, und es ist dasselbe mit Raum und Zeit. GP-B bestätigte zwei der tiefgründigsten Vorhersagen von Einsteins Universum, die weit reichende Implikationen über die Astrophysikforschung haben." [6 Weird Fakten über die Schwerkraft]

Gravity Probe B verwendete vier ultrapräzise Gyroskope zur Messung der beiden Gravitationshypothesen. Die Sonde bestätigte beide Effekte mit beispielloser Präzision, indem sie ihre Instrumente auf einen einzigen Stern namens IM Pegasi richtete.

Wenn die Gravitation Raum und Zeit nicht beeinflussen würde, würden GP-B's Gyroskope immer in die gleiche Richtung zeigen, während sich die Sonde in polarer Umlaufbahn um die Erde befand. Die Gyroskope erfuhren jedoch kleine, aber messbare Änderungen in der Richtung ihres Spins, während die Schwerkraft der Erde an ihnen zog, was Einsteins Theorien bestätigte. [Video: Fliegende Space-Zeit Warps and Twists]

"Die Missionsergebnisse werden sich langfristig auf die Arbeit theoretischer Physiker auswirken", sagte Bill Danchi, leitender Astrophysiker und Programmwissenschaftler am NASA-Hauptquartier in Washington, DC "Jede zukünftige Herausforderung für Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie wird mehr verlangen müssen präzise Messungen als die bemerkenswerte Arbeit GP-B durchgeführt. " [Top 10 der seltsamsten Dinge im Raum]

Eine lange Zeit wird kommen

Diese Ergebnisse schließen eines der am längsten laufenden Projekte in der Geschichte der NASA ab. Die Raumfahrtbehörde wurde 1963 an der Entwicklung eines Experiments für den Relativgyroskop beteiligt.

Jahrzehntelange Forschung und Tests führten zu bahnbrechenden Technologien zur Kontrolle von Umgebungsstörungen, die das Raumfahrzeug beeinträchtigen könnten, wie zum Beispiel Luftwiderstand, Magnetfelder und thermische Schwankungen. Darüber hinaus waren die Star-Tracker und Gyroskope der Mission die präzisesten, die jemals entworfen und produziert wurden.

Das GP-B-Projekt hat zu Fortschritten bei GPS-Technologien geführt, die die Landung von Flugzeugen erleichtern. Zusätzliche Innovationen wurden bei der NASA-Mission "Cosmic Background Explorer" angewandt, die genau die Hintergrundstrahlung des Universums bestimmte, die kurz nach dem Urknall übriggeblieben war.

Das von GP-B entwickelte Konzept des schleppsicheren Satelliten ermöglichte eine Reihe von Erdbeobachtungssatelliten, darunter das Gravity Recovery and Climate Experiment der NASA. Diese Satelliten liefern die genauesten Messungen der Form der Erde, die für die Navigation zu Land und zu Wasser entscheidend sind, und verstehen die Beziehung zwischen Ozeanzirkulation und Klimamustern.

Die große Reichweite der Gravity Probe B

Die GP-B-Mission diente auch als Ausbildungsstätte für Studenten in den Vereinigten Staaten, von Doktoranden und Master-Abschlüssen bis hin zu Studenten und Oberschülern. In der Tat wurde eine Studentin, die an GP-B arbeitete, die erste weibliche Astronautin im Weltraum, Sally Ride.

"GP-B ergänzt die Wissensbasis zur Relativität auf wichtige Weise und seine positive Wirkung wird sich in den Karrieren von Studenten bemerkbar machen, deren Ausbildung durch das Projekt bereichert wurde", sagte Ed Weiler, stellvertretender Administrator der wissenschaftlichen Missionsdirektion im NASA-Hauptquartier.

GP-B schloss seine Datensammlungsaktivitäten ab und wurde im Dezember 2010 außer Betrieb genommen. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden online in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.