Общая теория относительности предсказывает ряд явлений,
отсутствующих в классической механике. Их наблюдение
и количественное согласие с теоретическими предсказаниями
является самым главным критерием, определяющим правильность
теоретической конструкции. По этой причине каждая новая
независимая проверка теории относительности только приветствуется.
В свежем выпуске Physical Review Letters появилась статья именно
с таким предложением.
Все экспериментальные проверки предсказаний
общей теории относительности (ОТО) разделяются обычно на два класса.
Первый класс -- это эксперименты в лаборатории, в которых
ничтожные эффекты ОТО детектируются благодаря сверхвысокой
точности экспериментальной методики. К таким тестам относится,
например, измерение гравитационного красного смещения фотона.
Проверки второго типа -- это наблюдение за поведением
астрономических объектов: измерение прецессии перигелия Меркурия,
наблюдение уменьшение периода обращения тесных звездных систем
за счет излучения гравитационных волн и т.п. Хотя в таких
"экспериментах" эффект ОТО проявляется сильнее (из-за
астрономических размеров и масс), в большинстве случаев
сама система не поддается экспериментальному контролю и изменению.
В работе [J.M.Longuski et al., Phys.Rev.Lett. 86, 2942 (2001)]
предлагается тест ОТО, который, с одной стороны, выполняется
с участием астрономического объекта (Солнца), а с другой стороны,
его детали могут контролироваться человеком.
Речь идет о том, чтобы измерить воздействие гравитационного поля Солнца
на космический аппарат Interstellar Probe,
который пройдет вблизи Солнца на расстоянии около
4 солнечных радиусов.
При этом, как вычислили авторы,
угол доворота траектории за счет эффектов ОТО
составляет 0.963 угловых секунды, и должен быть наблюден
на фоне общего поворота траектории на 152°.
Безусловно, обнаружение такого эффекта предъявляет
серьезные требования как к методам измерения траектории аппарата,
так и к возможности оценки всех прочих факторов, способных
дополнительно исказить траекторию.
Основные параметры траектории -- это расстояние до центра Солнца
в перигелии и асимптотическое направление движения аппарата после
прохождения вблизи Солнца.
Современные методы навигации позволяют отслеживать
положение аппарата в пространстве с точностью до 1 километра.
Погрешность в величине угла доворота, вызываемая этой неопределенностью,
всего лишь в несколько раз меньше самого эффекта ОТО.
Однако предполагается, что ко времени запуска аппарата
точность пространственной локализации возрастет на один-два порядка,
что позволит изучать эффекты ОТО с процентной точностью.
Ошибка же в определении конечного направления движения аппарата
может считаться пренебрежимо малой: техника, основанная
на интерферометрии с очень длинной базой (Very Long Baseline
Interferometry), обладает очень высокой точностью.
Авторы бегло оговаривают и возможные силы негравитационого
происхождения, которые могут исказить орбиту. Это, к примеру,
давление света, солнечный ветер, сила трения,
вызываемая межпланетной пылью и солнечной атмосферой,
взаимодействие с магнитными полями, неоднородность теплового
излучения самого аппарата. Не вдаваясь в детали, авторы утверждают,
что все подобные эффекты можно нивелировать в помощью
специально контролируемых маневров аппарата.