Есть линия из раннего эпизода Теория большого взрыва серия, где гравитационный зонд B описывается как «проблеск» предсказанного эффекта перетаскивания кадров Эйнштейном. В действительности не совсем ясно, что эксперимент смог окончательно отличить эффект перетаскивания кадров от фонового шума, создаваемого некоторыми чрезвычайно незначительными аберрациями в его системе обнаружения.
Независимо от того, считается ли это проблеском - перетаскивание кадров (предполагаемое последнее непроверенное предсказание общей теории относительности) и гравитационный зонд B стали связанными в общественном сознании. Итак, вот краткий пример того, что мог или не мог увидеть Gravity Probe B.
Спутник Gravity Probe B был запущен в 2004 году и выведен на полярную орбиту вокруг Земли на высоте 650 километров с четырьмя сферическими гироскопами, вращающимися внутри нее. Опытно-конструкторских предложил, что при отсутствии кривизны пространства-время или кадр перетаскивания, эти гироскопы двигающихся в свободном падении орбиты должна вращаться со своей осью вращения безошибочно выровненным с дальней опорной точкой (в данном случае, звезда IM Пегаса) ,
Чтобы избежать любых электромагнитных помех от магнитного поля Земли, гироскопы были помещены в термос со свинцовым покрытием, оболочка которого была заполнена жидким гелием. Это защищало приборы от внешних магнитных помех и сверхпроводимости с холодным включением в детекторах, предназначенных для контроля вращения гироскопов.
Медленно вытекающий гелий из колбы также использовался в качестве пропеллента. Чтобы гарантировать, что гироскопы оставались в свободном падении в случае, если спутник столкнулся с каким-либо атмосферным сопротивлением - спутник мог вносить незначительные корректировки траектории, по существу, летая вокруг гироскопов, чтобы они никогда не входили в контакт со сторонами своих контейнеров.
Теперь, хотя гироскопы находились в свободном падении - это было свободное падение, которое вращалось вокруг и вокруг искривленной планеты пространства-времени. Гироскоп, движущийся с постоянной скоростью в довольно пустом пространстве, также находится в «невесомом» свободном падении, и можно ожидать, что такой гироскоп будет вращаться бесконечно вокруг своей оси, причем эта ось никогда не смещается. Точно так же, согласно ньютоновской интерпретации гравитации - силы, действующей на расстоянии между массивными объектами, - нет причины, по которой ось вращения гироскопа на орбите свободного падения также должна смещаться.
Но для гироскопа, движущегося в интерпретации Эйнштейном круто искривленного пространства-времени, окружающего планету, его ось вращения должна «наклониться» к наклону пространства-времени. Таким образом, на одной полной орбите Земли ось вращения будет в конечном итоге направлена в несколько ином направлении, чем направление, из которого она началась - см. Анимацию в конце этого клипа. Это называется геодезическим эффектом - и Gravity Probe B действительно продемонстрировал существование этого эффекта с вероятностью всего 0,5%, что данные демонстрировали нулевой эффект.
Но Земля не только является массивным искривленным пространственно-временным объектом, но и вращается. Это вращение теоретически должно создать сопротивление пространству-времени, в котором находится Земля. Таким образом, это перетаскивание кадров должно вытянуть то, что находится на орбите, в направлении вращения Земли.
Там, где геодезический эффект смещает ось вращения полярно-орбитального гироскопа в широтном направлении - перетаскивание кадров (также известное как эффект Лензе-Тирринга), следует сдвигать его в продольном направлении.
И вот здесь гравитационный зонд B не совсем справился. Было обнаружено, что геодезический эффект смещает ось вращения гироскопов на 6 606 миллисекунд в год, в то время как эффект перетаскивания кадров должен был сдвигать его на 41 миллисекунд в год. Этот гораздо меньший эффект было трудно отличить от фонового шума, возникающего из-за незначительных дефектов, существующих в самих гироскопах. Две ключевые проблемы, по-видимому, заключались в изменении траектории полода и большем, чем ожидалось, проявлении крутящего момента ньютоновского гироскопа - или просто скажем, что, несмотря на все усилия, гироскопы все еще немного колебались.
Продолжается работа по извлечению ожидаемых данных, представляющих интерес, из зашумленной записи данных с помощью ряда предположений, которые еще могут быть предметом дальнейших дискуссий. В отчете 2009 года смело утверждалось, что эффект перетаскивания кадров теперь четко виден в обработанных данных - хотя вероятность того, что данные представляют собой нулевой эффект, в других местах сообщается на уровне 15%. Так что, может быть, мельком это лучшее описание на данный момент.
Кстати, гравитационный зонд A был запущен еще в 1976 году - и на двухчасовой орбите он фактически подтвердил прогноз Эйнштейна по красному смещению с точностью до 1,4 частей на 10000. Или просто скажем, что это показало, что часы на высоте 10 000 км были найдены значительно быстрее, чем часы на земле.
Дальнейшее чтение: Эксперимент Gravity Probe B в двух словах.
