Подтверждение теории относительности Эйнштейна
Команда исследователей из Уханьского института физики и математики опубликовала в журнале Nature результаты уникального эксперимента. Ученым удалось получить наиболее точное на сегодняшний день подтверждение эффекта увлечения инерциальных систем отсчета. Согласно полученным данным, масса Земли буквально «закручивает» вокруг себя пространство-время, при этом погрешность измерений составила всего 0,2%. Для сравнения: в предыдущих попытках этот показатель достигал 10%.
Сам феномен, получивший название «эффект Лензе-Тирринга» в честь физиков, впервые описавших его в 1918 году, является прямым следствием общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Согласно теории, массивные вращающиеся объекты искривляют окружающее пространство. Хотя около сверхмассивных черных дыр этот эффект выражен ярко, в случае с Землей искажения крайне малы, что до недавнего времени делало их фиксацию практически невозможной.
Спутник без электроники для чистоты эксперимента
Ключевым инструментом в исследовании стал спутник LARES-2 (Laser Relativity Satellite 2), разработанный Итальянским космическим агентством. Устройство представляет собой массивный шар из никель-хромового сплава диаметром 40 сантиметров и массой около 295 килограммов. Примечательно, что аппарат полностью лишен солнечных панелей, двигателей или какой-либо бортовой электроники. Поверхность сферы усеяна 303 уголковыми отражателями.
Такая конструкция позволила добиться минимального отношения площади поверхности к массе, что критически важно для исключения воздействия негравитационных сил на орбитальный полет.
Как отфильтровали гравитационный шум
В период с июля 2022 по июнь 2025 года наземные лазерные станции отслеживали положение аппарата, собрав массив из 200 000 наблюдений с миллиметровой точностью. Основную сложность представляла сама Земля: из-за центробежной силы планета сплюснута у полюсов, что создает мощные ньютоновские гравитационные поля, способные «зашумить» слабый релятивистский сигнал.
Для решения этой проблемы ученые синхронизировали данные LARES-2 с показаниями ветерана орбитальных наблюдений — аппарата LAGEOS, запущенного NASA еще в 1976 году. Поскольку орбитальные плоскости двух спутников разнесены на 180,01°, возмущающие силы практически полностью гасили друг друга. Дополнительным фактором помех выступал лунно-солнечный прилив K1. Его влияние удалось устранить за счет анализа 1050-дневного цикла прецессии с применением программного обеспечения GEODYN, разработанного в Центре космических полётов имени Годдарда NASA.
Результаты и значимость
Итоговые вычисления показали смещение орбит спутников на 61,3 миллисекунды дуги в год. Этот результат в точности соответствует предсказаниям Эйнштейна. Исследование не только подтвердило общую теорию относительности, но и наложило жесткие ограничения на альтернативные гипотезы, такие как теория гравитации Черна-Саймонса, которые пытаются соединить классическую относительность с квантовой механикой.
