Общую теорию относительности предложили проверить экспериментально

Физики из РУДН предложили многократно воспроизводимый эксперимент для проверки общей теории относительности. Исследование опубликовано в научном журнале Acta Astronautica.

Общая теория относительности — самая успешная теория гравитации, которую используют в астрономии и космонавтике. Есть целый ряд экспериментальных доказательств ОТО, но большинство из них уникальны, поскольку основаны на редких природных явлениях, которые невозможно воспроизвести.

Специалисты из Российского университета дружбы народов разработали «стандартный» космический эксперимент, который позволит воспроизводить наблюдения. Они предложили использовать эффект гравитационного маневра, когда траектория движения тела в космосе меняется под действием гравитации планет.

«Эйнштейновская теория относительности имеет своеобразное эмпирическое обоснование, основанное на нескольких отдельных наблюдениях, в первую очередь в других звездных системах и галактиках. Это разрозненные наблюдения, которые не представляют собой серию строго повторяющихся экспериментов. Не существует "стандартного" эксперимента с несколькими повторяющимися результатами, которые убедительно соответствовали бы теории относительности. Мы предлагаем такой эксперимент, основанный на гравитационном маневра зонда вблизи Венеры», — рассказал доктор физико-математических наук, директор Учебно-научного института гравитации и космологии РУДН Александр Ефремов.

Для проверки ОТО ученые предлагают использовать модель с Солнцем, Венерой, Землей и космическим зондом, где планеты движутся вокруг Солнца почти по круговым орбитам, а зонд — по эллиптической траектории.

Сферический зонд диаметром около 0,5 м и массой 100—200 кг стартует с Земли в направлении Венеры, приближается к ней на критическое расстояние и осуществляет гравитационный маневр, а затем возвращается к земной орбите. Суть эксперимента заключается в том, что малые искажения траектории, которые вносит ОТО, многократно усиливаются после гравитационного маневра, и их легко измерить в конечной точке траектории.

Теоретические расчеты физики проверили с помощью компьютерной симуляции. Финальные точки траектории, рассчитанные с учетом правок ОТО и без них, отличаются на 0,7—3,7 млн километров — в зависимости от того, на какое расстояние зонд приблизится к Венере. Такую разницу легко измерить с Земли имеющимися инструментами для наблюдений.

«Мы доказали, что в классической гравитации и ОТО конечные положения зонда в один момент времени могут заметно отличаться, и наблюдатель с Земли, безусловно, может измерить эту разницу. В реальном эксперименте движение зонда, конечно, может быть не точно таким, как в упрощенной модели, которую мы использовали для удобства. Однако нет сомнений в том, что существующие космические технологии позволяют провести этот эксперимент, как описано в нашем исследовании», — прокомментировал Александр Ефремов.

• #Физика