Galileo satelliitide 5 ja 6 elliptilised orbiidid võimaldasid teadlastel mõõta gravitatsioonilise aja laiendamist enneolematu täpsusega. Relativistlik ekstsentrilisus jõuab satelliitide kõrguse nihke tõttu umbes 370 nanosekundi tipp-amplituudi.
Kahe globaalse positsioneerimissatelliidi ebaõnnestunud käivitamine 4 aastat tagasi osutus füüsikutele tõeliseks kingituseks. Teadlased kasutasid Galileo süsteemi kosmoselaevu 5 ja 6, et mõõta gravitatsioonilise aja laiendamist täpsemini.
Gravitatsiooniaegne laienemine (gravitatsiooniline punane nihkumine) on peamine prognoos relatiivsusteooria kohta, mille Albert Einstein avaldas 100 aastat tagasi. Gravitatsiooniväljad aeglustavad aja möödumist. Mida lähemal on valvur massiivsele objektile, seda aeglasemalt liiguvad nooled välise vaatleja jaoks.
Ajaline aeglustumine esineb ka liikumise tõttu, nagu Einsteini 1905. aasta eriline relatiivsusteooria ennustas. Mida kiiremini liigute, seda aeglasem on kella puugid (väljaspool vaatlejat). Aja laienemine ei ole ainult teoreetiline nähtus. Satelliidid pidid seda kasutama selleks, et pakkuda täpseid näitajaid Maa kasutajatele. Uurijad suutsid mõõta selle nähtuse. Kõige kuulsam juhtum registreeriti 1976. aastal Gravity Probe-A eksperimendi abil. Siis saadeti aatomkell 10 000 km kõrgusele, mille järel nad võrdlesid andmeid Maal. Tulemused kinnitasid üldise suhtelisuse teooria prognoose täpsusega 0,007%.
Gravity Probe-A mõõtmist peeti kuldstandardiks 40 aasta jooksul, kuni ilmusid Galileo 5 ja 6 satelliidid, ning paar käivitati Soyuz raketis 2014. aastal, et liituda Euroopa satelliitnavigatsioonivõrguga. Aga asjad ei läinud plaani järgi. Alumine rida on see, et rakett käivitas satelliite ebakorrapärastesse orbiididesse (navigeerimiseks liiga elliptilised). Mõlemad satelliidid tõusevad ja langevad orbiidil kaks korda päevas 8500 km-ni.
See käitumine ei sobi navigatsioonitööks ja meeskonnaliikmed püüavad endiselt aru saada, kuidas satelliite tagasi tähtkuju tagasi saata. Kuid see olukord on ideaalne aja dilatatsiooni muutmiseks, eriti kuna Galileo 5 ja 6-l on oma aatomkellad, mis jäävad stabiilseks 3 miljonit aastat.
Talitlushäire tõttu käivitati 2014. aastal Soyuzi raketi käivitamisel Galileo satelliidid 5 ja 6 valesse orbiidi. Järgnevad manöövrid aitasid nende orbiidid paigutada, kuid lennutrajektoorid jäävad tähtkujudega liitumiseks liiga elliptilised.
Uued mõõtmised on parandanud gravitatsioonilise aeglustusaja määramise täpsust 5 korda võrreldes näitajatega Gravity Probe-A. Mul on hea meel, et teooriat kinnitavad praktilised tähelepanekud.
Galileo satelliitide unikaalsete omaduste tõttu oli võimalik saavutada erakorralisi tulemusi. On vaja tänada oma pardal olevate aatomkellade stabiilsust, täpsust orbiidil, samuti laserpeegeldite olemasolu, mis annavad Maa orbiidi sõltumatu ja täpse mõõtmise tulemuslikkuse näitajad.
