Painovoima-anturi B | |
---|---|
Taiteilijan näkemys Gravity Probe B -avaruusaluksesta | |
Asiakas | NASA |
Valmistaja | lockheed martin |
Tehtävät | yleisen suhteellisuusteorian vaikutusten tarkistaminen |
Satelliitti | Maapallo |
laukaisualusta | Vandenbergin tukikohta |
kantoraketti | Delta-2 |
tuoda markkinoille | 20. huhtikuuta 2004 16:57:26 UTC |
COSPAR-tunnus | 2004-014A |
SCN | 28230 |
Orbitaaliset elementit | |
Mieliala | 90° |
Kiertojakso | 97,6 min |
pistekeskus | 645 km |
perikeskus | 641 km |
einstein.stanford.edu | |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Gravity Probe B ( GP-B ) on amerikkalainen avaruuslento, jonka tarkoituksena on mitata gyroskooppien geodeettisen precession äärimmäisen heikkoja vaikutuksia Maan kiertoradalla ja Maan pyörimisen aiheuttamia inertiavertailukehyksiä , jotka ennustetaan Einsteinin yleisen teorian mukaan. suhteellisuusteoria . Lockheed Martin -yhtiön uusien teknologioiden osasto kehitti GP-B :n dewarin , tieteellisten instrumentointisäiliöiden ja elektronisten laitteiden. Stanfordin yliopisto valitsi Lockheed Martin Missiles & Spacen , Sunnyvale, valmistamaan itse avaruusaluksen .
Satelliitti laukaistiin 20. huhtikuuta 2004, tiedonkeruu aloitettiin elokuussa 2004. Satelliitti työskenteli kiertoradalla yhteensä 17 kuukautta ja suoritti tehtävänsä 3. lokakuuta 2005 . Saatujen tietojen käsittely jatkui toukokuuhun 2011 asti ja vahvisti geodeettisen precession ja inertiavertailun vastuksen vaikutusten olemassaolon ja suuruuden, vaikkakin hieman alun perin oletettua pienemmällä tarkkuudella.
Gravity Probe B -satelliitti kantoi tähän mennessä maailman tarkimmat gyroskoopit. Akselin sijainnin mittausten tarkkuus mahdollistaa kahden yleisen suhteellisuusteorian ennustaman vaikutuksen havaitsemisen:
Geodeettinen precessio johtuu maapallon aika-avaruuden kaarevuudesta. Kaarevassa tilassa, jos ympäröit vektorin suljettua ääriviivaa pitkin, se ei palaa alkuperäiseen asentoonsa, vaan muuttaa suuntaa jonkin kulman verran (katso rinnakkaiskäännös ). Tässä tapauksessa vektorin roolia esittää gyroskoopin spin , ja satelliittikiertorata toimii suljettuna silmukana. GP-B-parametreille laskelmien mukaan kokonaispoikkeutuskulman tulisi olla 6,6 kaarisekuntia vuodessa. Spin-poikkeama tulee tarkkailla satelliitin kiertoradan tasossa.
Toisen tyypin precessio on kaksi suuruusluokkaa heikompi ja johtuu siitä, että avaruus kulkeutuu mukanaan Maan pyöriessä. Jos asetat vaakasuunnassa pyörivän gyroskoopin Maan napaan, se aloittaa hyvin hitaan precession Maan pyörimissuuntaan (vastapäivään pohjoisnavalla ). Mielenkiintoista on, että päiväntasaajalla tulisi havaita päinvastainen: Maata lähempänä olevaa avaruutta vedetään enemmän ja precession tulisi tapahtua toiseen suuntaan, myötäpäivään, pohjoisnavalta katsottuna. GP-B:n tapauksessa inertiakehyksen vastuksen aiheuttaman precession tulisi olla noin 0,014 kaarisekuntia vuodessa.
Kokeen idea on varsin yksinkertainen. Neljän gyroskoopin järjestelmä on kiinnitetty jäykästi satelliitin pääteleskooppiin , teleskooppi on suunnattu johtavaan tähteen ja sitä pidetään tiukasti kiinteässä suunnassa koko lennon ajan. Ensin gyroskoopit kehrätään niin, että niiden akselit osuvat pääteleskoopin akseliin. Akseleiden mikroskooppinen poikkeama voidaan sitten mitata käyttämällä SQUID - laitetta (Superconducting Quantum Interference Device). Tällä tavalla mitattu gyroskoopin akselien siirtymä johtuu vain odotetuista vaikutuksista - geodeettisesta precessiosta ja inertiakoordinaattijärjestelmän vastusta.
Satelliitti liikkuu ajautumattomalla kiertoradalla. Tämä tarkoittaa, että satelliitin kiertorataa säädetään jatkuvasti (taajuudella 10 kertaa sekunnissa) yhden gyroskoopin massakeskuksen liikkeen mukaan, joka, kuten muutkin kolme, on suojattu kaikilta ulkoisilta vaikutuksilta (ilmakehä). , Maan magneettikenttä , auringonvalon paine jne. .), paitsi vuorovaikutus gravitaatiokentän kanssa. Satelliittikoordinaatit tallennetaan GPS - järjestelmän avulla . Gyroskoopit pyörivät kulmanopeudella noin 4000 kierrosta minuutissa. Ne ripustetaan sähköstaattisesti millimetrin osien etäisyydelle ontelon seinistä. Jotta gyroskoopin kosketus seiniin vältetään, onkalon asentoa gyroskooppiin nähden korjataan 220 kertaa sekunnissa.
GP-B-gyroskooppien roottorit on tehty niin täydellisiksi, että mekaanisten vikojen tai sähkövoimien aiheuttama precessio voidaan jättää huomiotta. Laite pystyy korjaamaan akselien siirtymän jopa 0,5 millisekuntia kulmakaaren verran vuodessa. Vertailun vuoksi tämä kulma on suunnilleen sama kuin kulma, jossa hius on näkyvissä 32 km:n etäisyydeltä. Newtonin mekaniikan mukaan täydellinen pallomainen gyroskooppi ulkoisten voimien puuttuessa ei koe precessiota, eli jos sen akseli oli alussa suunnattu tiettyyn tähteen, se pysyy aina tässä asennossa. Vuonna 1960 Stanfordin yliopiston tohtori Leonard Schiff laski Papapetroun johdamien Einsteinin yhtälöiden ja spinin omaavan hiukkasen liikeyhtälöiden perusteella ( Papapetrou-Dixon-yhtälöt ) akselien precession. gyroskoopit ja ehdotti kokeen suorittamista joko laboratoriossa maan päällä tai avaruudessa. Hänen laskelmistaan seurasi, että vaikutus laboratoriossa olisi useita suuruusluokkia pienempi, joten kiertoratakoe oli parempi.
GP-B laukaistiin 20. huhtikuuta 2004 klo 9.57.24 Vandenbergin ilmavoimien tukikohdasta . Delta-2- kantoraketti laukaisi avaruusaluksen lähes pyöreälle ympyrämäiselle kiertoradalle, jonka korkeus oli ~642 km. Aurinkopaneelit otettiin käyttöön aikataulun mukaisesti, 66 minuuttia laukaisun jälkeen, ja laukaisutarkkuus oli niin korkea, että kiertoradan lisäkorjauksia ei tarvittu.
Tehtävän ensimmäinen vaihe, alustus- ja kalibrointivaihe, kesti neljä kuukautta. Tänä aikana kaikki satelliittiinstrumentit ja anturit alustettiin ja valmisteltiin toimintaan, kalibroitiin ja testattiin. Kahdessa mikromoottorissa oli ongelmia mikrohiukkaskontaminaation vuoksi, mutta ne korjattiin tekemällä säätöjä asenteensäätöjärjestelmän ohjelmistoon. Sen jälkeen teleskooppi teki mikrokorjauksen orientaatiosta vertailutähteen IM Pegasus jokaisella radalla, joka lensi pohjoisnavan yli, ilman ongelmia.
Elokuussa 2005 GP-B astui tieteelliseen vaiheeseen, joka kesti 353 päivää. Tiedonkeruu suoritettiin yli 9 000 anturista ja tallennettiin erityiselle sisäiselle tallentimelle, joka sisälsi jopa 15 tuntia jatkuvaa laitteiden tilan ja antureiden tietojen skannausta. Avaruusalus vaihtoi säännöllisesti tietoja Stanfordin yliopiston toiminnanohjauskeskuksen kanssa NASAn telemetriasatelliittien ja joukon maaseuranta-asemien kautta. Vuoden intensiivisen tiedonkeruun jälkeen suoritettiin aluksen laitteiden testauksen viimeinen vaihe, joka kesti 46 päivää. Yhteensä kerätty noin teratavu tietoa. Tietojen käsittely jatkui vuoteen 2011 asti.
![]() |
---|
Lockheedin ja Lockheed Martin Corporationin lentokoneet ja avaruusteknologia | |
---|---|
Taistelijat | |
Rummut | F-117 Nighthawks |
Sotilaallinen kuljetus | |
Älykkyys | |
Matkustaja | |
raskaasti aseistettu | AC-130 Spectre |
yleinen tarkoitus | |
Koulutus | |
Partio | |
Miehittämätön | |
Helikopterit |
|
avaruusalus | |
satelliitteja | |
Sotilaalliset satelliitit | |
Laukaisuajoneuvot |