Dankzij de elliptische banen van de Galileo-satellieten 5 en 6 konden de onderzoekers de gravitationele-tijddilatatie met ongekende nauwkeurigheid meten. Relativistische excentriciteit bereikt een piekamplitude van ongeveer 370 nanoseconden, als gevolg van de verschuiving in de hoogte van de satellieten
De niet succesvolle lancering van twee global positioning-satellieten 4 jaar geleden bleek een echt geschenk voor natuurkundigen te zijn. Wetenschappers gebruikten het ruimtevaartuig 5 en 6 van het Galileo-systeem om de gravitationele tijddilatatie nauwkeuriger te meten.
Zwaartekrachtstijddilatatie (gravitationele roodverschuiving) is een belangrijke voorspelling van de algemene relativiteitstheorie, die Albert Einstein 100 jaar geleden publiceerde. Zwaartekrachtvelden vertragen het verstrijken van de tijd. Hoe dichter het horloge bij een massief object is, hoe langzamer de pijlen bewegen voor de externe waarnemer.
Tijdsvertraging treedt ook op als gevolg van beweging, zoals voorspeld door Einstein's speciale relativiteitstheorie uit 1905. Hoe sneller je beweegt, hoe langzamer de klok tikt (voor de externe waarnemer). Tijddilatatie is niet alleen een theoretisch fenomeen. De satellieten moesten het gebruiken om nauwkeurige metingen te leveren aan gebruikers op aarde. De onderzoekers waren in staat om het fenomeen in het veld te meten. De bekendste zaak werd in 1976 vastgelegd met behulp van het Gravity Probe-A-experiment. Daarna werd een atoomklok verzonden naar een hoogte van 10.000 km, waarna ze de gegevens vergeleken met metingen op aarde. De resultaten bevestigden de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie met een nauwkeurigheid van 0,007%.
De metingen van de Gravity Probe-A werden 40 jaar lang beschouwd als de gouden standaard, totdat de Galileo 5 en 6 satellieten verschenen.Het paar werd gelanceerd op de Soyuz-raket in 2014 om zich aan te sluiten bij het Europese satellietnavigatienetwerk. Maar de zaken verliepen niet zoals gepland. De bottom line is dat de raket satellieten in onregelmatige banen heeft gelanceerd (te elliptisch voor navigatie). Beide satellieten stijgen en dalen tot 8500 km in een baan om de aarde tweemaal per dag.
Dit gedrag is niet geschikt voor navigatiewerkzaamheden en teamleden proberen nog steeds te achterhalen hoe satellieten naar een sterrenbeeld moeten worden teruggebracht. Maar deze situatie is ideaal om de tijdsdilatatie te veranderen, vooral omdat Galileo 5 en 6 hun eigen atoomklokken hebben, die 3 miljoen jaar stabiel zullen blijven.
Als gevolg van een storing zijn de satellieten van Galileo 5 en 6 in de verkeerde banen gelanceerd tijdens de lancering op de Sojoez-raket in 2014. Daaropvolgende manoeuvres hebben geholpen hun banen in te zetten, maar de vliegroutes blijven te elliptisch om zich bij het sterrenbeeld te voegen.
Nieuwe metingen hebben de nauwkeurigheid van het bepalen van de zwaartekrachtsvertragingstijd met 5 keer verbeterd vergeleken met de indicatoren Gravity Probe-A. Ik ben blij dat de theorie wordt bevestigd door praktische observaties.
Buitengewone resultaten waren mogelijk vanwege de unieke kenmerken van de Galileo-satellieten. Het is noodzakelijk om te bedanken voor de stabiliteit van hun ingebouwde atoomklokken, nauwkeurigheid in de baan, evenals de aanwezigheid van laserreflectoren, die de prestatiekarakteristieken bieden van onafhankelijke en nauwkeurige metingen van de baan van de aarde.
