高中物理 第6章 相對論與天體物理 第3節(jié) 廣義相對論初步鏡球激光衛(wèi)星驗證愛因斯坦廣義相對論素材 魯科版選修3-4

“鏡球”激光衛(wèi)星驗證愛因斯坦廣義相對論 據(jù)報道，歐洲空間局將使用最新型的固體運載火箭（織女星）發(fā)射“激光相對論衛(wèi)星”，以驗證廣義相對論，該理論是現(xiàn)代物理學(xué)的基石之一?！凹す庀鄬φ撔l(wèi)星”關(guān)鍵部分為36厘米寬的袖珍“鏡球”，由金屬鎢制成，表面分布著92個洞。發(fā)射地點為法屬圭亞那發(fā)射場，也可稱為庫魯航天中心，而“織女星”固體運載火箭可攜帶2.5噸的有效載荷，發(fā)射窗口定為2月13日。 激光相對論衛(wèi)星的“鏡球”系統(tǒng)“激光相對論衛(wèi)星”的在軌工作時，將由地基激光進行反射式跟蹤。廣義相對論認為引力的產(chǎn)生源于時空的曲率，如果該理論是正確的，那么地球的轉(zhuǎn)動將拖帶著周圍時空一起旋轉(zhuǎn)，將會擾動衛(wèi)星軌道。雖然廣義相對論是目前普遍接受的引力理論，但是如果采用更加精確的測量系統(tǒng)，它可能會出現(xiàn)瑕疵。由美國宇航局發(fā)射的“引力探測B”衛(wèi)星之前去取得了預(yù)期軌道變化值的19%，而較早的引力探測器可在10%之內(nèi)，這說明“引力探測B”衛(wèi)星遇到了問題。因此，歐洲空間局的研究人員希望“激光相對論衛(wèi)星”能取得1%的軌道變化精度，這也是該衛(wèi)星制造方意大利航天局所期待的。由于新型固體運載火箭的投入使用，歐洲空間局希望看到更多的衛(wèi)星或者探測器從庫魯航天中心發(fā)射升空。值得一提的是，新型“織女星”運載火箭將在2020年進行整流罩以及隔熱系統(tǒng)的測試，為將來可能出現(xiàn)歐洲載人航天任務(wù)做準(zhǔn)備。同時，“織女星”固體運載火箭也能發(fā)射一些天文觀測或者氣象衛(wèi)星。對此，馬薩諸塞州哈佛-史密森天體物理中心的科學(xué)家喬納森·麥克道爾（Jonathan McDowell）認為：作為目前世界上投入使用的小型運載火箭之一，“織女星”火箭還是很有希望的，諸如美國軌道科學(xué)公司建造的金牛座運載火箭現(xiàn)在已經(jīng)陷入困境。特別是近年來，美國宇航局兩次發(fā)射失敗都與金牛座運載火箭有關(guān)，分別為“軌道碳循環(huán)觀測衛(wèi)星”與“輝煌”號大氣懸浮顆粒物探測衛(wèi)星。“織女星”火箭還可以幫助庫魯發(fā)射場完善各級別載荷發(fā)射任務(wù)，因為歐洲空間局還有推力更強大的阿麗亞娜5 系列火箭，而俄羅斯聯(lián)盟號宇宙飛船也將在庫魯航天中心發(fā)射。這都將加強庫魯發(fā)射場的發(fā)射能力，補強歐洲空間技術(shù)，同時也可展開全面的競爭。