PERSPEKTIVY IZMERENIYa POSTN'YuTONOVSKOGO PARAMETRA γ S POMOShch'Yu DVUKh SPUTNIKOV, OSNAShchENNYKh VYSOKOSTABIL'NYMI ATOMNYMI ChASAMI I SISTEMOY KOMPENSATsII EFFEKTA DOPLERA

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследована возможность экспериментального определения ППН-параметра γ путем измерения гравитационного смещения частоты сигналов, которыми обмениваются два космических аппарата, движущиеся по гелиоцентрическим орбитам и оснащенные высокостабильными атомными часами и системой компенсации нерелятивистского эффекта Доплера типа Gravity Probe A. Показано, что система компенсации эффекта Доплера существенно снижает требования к точности определения скоростей космических аппаратов по сравнению с обычными однои двухпутевыми режимами обмена сигналами, однако, приводит к сокращению зависящего от γ вклада в сдвиг частоты в ведущем порядке разложения по обратной скорости света, O(c−3). Получено уравнение, описывающее зависящий от γ вклад в сдвиг частоты для схемы Gravity Probe A в следующем порядке разложения, O(c−4). Показано, что данное уравнение содержит слагаемые с “расширенными” коэффициентами, которые весьма быстро растут по абсолютной величине при приближении траектории распространения сигнала к источнику гравитационного поля. Благодаря этому при использовании лучших из имеющихся сегодня оптических часов (типа JILA SrI), точность предлагаемого эксперимента может достичь 1.7 × 10−7 для найденной нами оптимальной конфигурации орбит и 5 лет накопления данных. Это на 1 порядок хуже оценки, полученной нами ранее для аналогичного эксперимента без использования схемы компенсации эффекта Доплера, но на 2 порядка превосходит наилучший на сегодня результат, полученный с зондом Cassini. Рассмотрены некоторые аспекты технической реализации предложенного эксперимента и возможность его проведения совместно с другими типами гравитационных экспериментов.

About the authors

D. A. Litvinov

References

  1. Абих и др. (K. Abich, A. Abramovici, B. Amparan, et al.), Phys. Rev. Letters 123, 031101 (2019).
  2. Альтшуль и др. (B. Altschul, Q. G. Bailey, L. Blanchet, et al.), Adv. Space Res. 55, 501 (2015).
  3. Бадесса и др. (R. Badessa, R. Kent, J. Nowell, et al.), Proceedings of the IRE, vol. 48, no. 4, pp. 758–764 (1960).
  4. Бертотти и др. (B. Bertotti, L. Iess, P. Tortora), Nature 425, 374 (2003).
  5. Бланше и др. (L. Blanchet, C. Salomon, P. Teyssandier, et al.), Astron. Astrophys. 370, 320 (2001).
  6. Ботвелл и др. (T. Bothwell, D. Kedar, E. Oelker, et al.), Metrologia 56, 065004 (2019).
  7. Будник и др. (F. Budnik, T. Morley, and M. Croon), Orbit reconstruction for the GAIA mission (23rd Symposium on Space Flight Dynamics, Pasadena, 2012).
  8. Вессо и Ливайн (R. F. C. Vessot, M. W. Levine), Gen. Rel. and Grav. 10, 181 (1979).
  9. Вессо и др. (R. F. C. Vessot, M. W. Levine, E. M Mattison, et al.), Phys. Rev. Lett. 45, 2081 (1980).
  10. Дамур и др. (T. Damour, F. Piazza, G. Veneziano), Phys. Rev. D 66, 046007 (2002).
  11. Деревянко и др. (A. Derevianko, K. Gibble, L. Hollberg, et al.), Quantum Sci. and Tech. 7, 044002 (2022).
  12. Джулиани и др. (S. Giuliani, B. D. Tapley, and J. C. Ries), Journal of Geodesy 98, 50 (2024).
  13. Импери и др. (L. Imperi, L. Iess, and M. J. Mariani), Icarus 301, 9 (2018).
  14. Кан и др. (Z. Kang, S. Bettadpur, P. Nagel, et al.), J. of Geodesy 94, 1 (2020).
  15. Кардашев и др. (Н. С. Кардашев, В. В. Хартов, В. В. Абрамов и др.), Астрон. журн. 90, 179 (2013)
  16. Карлип (S. Carlip), Classical and Quantum Gravity 25, 154010 (2008).
  17. Кастеллини и др. (F. Castellini, G. Bellei, F. Budnik), AIAA Scitech 2020 Forum (Orlando, 2020, с. 1701).
  18. Каччапуоти и Шиллер (L. Cacciapuoti and S. Schiller), I-SOC scientific requirements (European Space Research and Technology Centre, 2017).
  19. Леанисбаррутия и др. (I. Leanizbarrutia, F. S. Lobo, D. Saez-Gomez), Phys. Rev. D 95, 084046 (2017).
  20. Ли и Чжэн (Z. Li, J. Zheng), Acta Astronautica 185, 170 (2021).
  21. Лине и Тейссандье (B. Linet and P. Teyssandier), Phys. Rev. D 66, 024045 (2002).
  22. Литвинов и др. (D. A. Litvinov, V. N. Rudenko, A. V. Alakoz, et al.), Phys. Lett. A 382, 2192 (2018).
  23. Литвинов и Пилипенко (D. Litvinov and S. Pilipenko), Classical and Quantum Gravity 38, 135010 (2021).
  24. Литвинов и др. (D. A. Litvinov, N. V. Nunes, A. I. Filetkin, et al.), Adv. Space Res. 68, 4274 (2021).
  25. Литвинов (Д. А. Литвинов), Письма в Астрон. журн. 50, 253 (2024).
  26. Орилья и др. (S. Origlia, M. S. Pramod, S. Schiller, et al.), Phys. Rev. A 98, 053443 (2018).
  27. Периволаропулос (L. Perivolaropoulos), Phys. Rev. D 81, 047501 (2010).
  28. Пилипенко и др. (С. В. Пилипенко, М. В. Захваткин, Д. А. Литвинов, et al.), Краткие сообщения по физике ФИАН 3, 42 (2024a).
  29. Пилипенко и др. (С. В. Пилипенко, М. В. Захваткин, Д. А. Литвинов, et al.), Астрон. журн. 101, 43 (2024b).
  30. Поляков и др. (V. Polyakov, Y. Timofeev, N. Demidov), 2021 Joint Conference of the European Frequency and Time Forum and IEEE International Frequency Control Symposium (EFTF/IFCS), (IEEE, 2021, с. 1).
  31. Смарр и др. (L. L. Smarr, R. F. C. Vessot, C. A. Lundquist, et al.), Gen. Rel. and Grav. 15, 129 (1983).
  32. ван Трис и др. (H. L. van Trees, K. L. Bell, Z. Tian), Detection, Estimation, and Modulation Theory. Part 1 — Detection, Estimation, and Filtering Theory (Wiley, New York, 2nd ed., 2013).
  33. Уилл (C. M. Will), Theory and experiment in gravitational physics (Cambridge university press, 2018).
  34. Хан и др. (S. Han, A. Nothnagel, Z. Zhang, et al.), Adv. Space Res. 63, 1754 (2019).
  35. Хесс и др. (M. P. Heß, L. Stringhetti, B. Hummelsberger, et al.), Acta Astronautica 69, 929 (2011).
  36. Цинь и др. (C.-G. Qin, T. Liu, X.-Y. Dai, et al.), Classical and Quantum Gravity 41, 135006 (2024).
  37. Чун (L. R. Chung), Orbit determination methods for deep space drag-free controlled laser interferometry missions (University of Maryland, College Park, 2006).
  38. Эшби и Бертотти (N. Ashby and B. Bertotti), Classical and Quantum Gravity 27, 145013 (2010).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».