गैलीलियो उपग्रहों ने आइंस्टीन के सापेक्षता सिद्धांत का सर्वाधिक सटीक परीक्षण किया

यूरोप की गैलीलियो उपग्रह नौवहन प्रणाली ने भौतिकी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण योगदान दिया है, जिससे आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के एक प्रमुख पहलू, गुरुत्वाकर्षण समय फैलाव (ग्रेविटेशनल टाइम डाइलेशन) का अब तक का सबसे सटीक मापन संभव हो पाया है। यह घटना, जिसे गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट भी कहा जाता है, यह दर्शाती है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में परिवर्तन समय के बीतने की दर को कैसे प्रभावित करता है। यह अभूतपूर्व सटीकता, जो लगभग पाँच गुना अधिक है, ने 1976 के प्रतिष्ठित ग्रेविटी प्रोब-ए प्रयोग के पिछले मापन मानक को पीछे छोड़ दिया है।

इस महत्वपूर्ण परीक्षण को विशेष रूप से विषम कक्षाओं (eccentric orbits) में स्थापित गैलीलियो उपग्रहों पर लगे अत्यधिक स्थिर परमाणु घड़ियों के विश्लेषण के माध्यम से प्राप्त किया गया था, जो एक पूर्व प्रक्षेपण विसंगति के कारण हुआ था। इन उपग्रहों, विशेष रूप से गैलीलियो 5 और एफएम06, से प्राप्त डेटा का उपयोग करते हुए, दो स्वतंत्र यूरोपीय भौतिकी टीमों ने लगभग एक हजार दिनों से अधिक के डेटा का विश्लेषण किया। इन उपग्रहों पर पैसिव हाइड्रोजन मेसर (PHM) घड़ियों का उपयोग किया गया था, जिनकी आवृत्ति स्थिरता असाधारण रूप से उच्च थी, जो इस स्तर की सटीकता प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण थी।

यह प्रयोग, जिसे ग्रेट (GREAT) गतिविधि के रूप में जाना जाता है, SYRTE ऑब्जर्वेटोयर डी पेरिस और जर्मनी के ZARM सेंटर ऑफ एप्लाइड स्पेस टेक्नोलॉजी एंड माइक्रोग्रेविटी के नेतृत्व में किया गया था, और इसके परिणाम प्रतिष्ठित फिजिकल रिव्यू लेटर्स जर्नल में प्रकाशित हुए थे। विषम कक्षाओं के कारण, उपग्रहों की ऊंचाई और गुरुत्वाकर्षण स्तर में लगातार बदलाव आया, जिससे लगभग 370 नैनोसेकंड की आवधिक भिन्नता उत्पन्न हुई, जो समय फैलाव के मापन के लिए एक आदर्श स्थिति थी।

गैलीलियो प्रणाली की यह वैज्ञानिक उपलब्धि वर्तमान में भी प्रासंगिक बनी हुई है, क्योंकि यह प्रणाली गैलीलियो दूसरी पीढ़ी (G2G) के उपग्रहों की तैनाती की ओर बढ़ रही है। 1 फरवरी, 2026 तक, कुल 34 गैलीलियो उपग्रहों का प्रक्षेपण हो चुका है, जिनमें से 26 वर्तमान में परिचालन में हैं, जबकि शेष चार पूर्ण परिचालन क्षमता (FOC) उपग्रह भंडारण में हैं और उन्हें एरियन 6 द्वारा प्रक्षेपित किए जाने की प्रतीक्षा है। G2G उपग्रह, जिनका पहला प्रक्षेपण 2027 में अपेक्षित है, उन्नत प्रौद्योगिकियों को शामिल करेंगे, जैसे कि विद्युत प्रणोदन और उपग्रह-से-उपग्रह लिंक।

तुलना के लिए, MICROSCOPE उपग्रह मिशन ने तुल्यता सिद्धांत का परीक्षण किया था, जो यह बताता है कि द्रव्यमान या संरचना की परवाह किए बिना सभी वस्तुएं समान दर से गिरती हैं। MICROSCOPE ने प्लैटिनम और टाइटेनियम के परीक्षण द्रव्यमानों की तुलना करके इस सिद्धांत की पुष्टि दो-ट्रिलियनवें हिस्से की सटीकता तक की थी, लेकिन गैलीलियो डेटा ने विशेष रूप से परमाणु घड़ी की आवृत्ति पर गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट का एक अनूठा, प्रत्यक्ष मापन प्रदान किया। गैलीलियो प्रणाली का यह उपयोग, जो मूल रूप से एक प्रक्षेपण विसंगति से प्रभावित हुआ था, अप्रत्याशित रूप से एक बड़ी वैज्ञानिक सफलता में बदल गया, जो अंतरिक्ष अवसंरचना की दोहरी उपयोगिता को दर्शाता है। यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA) के अनुसार, वर्तमान में 4 अरब रिसीवर गैलीलियो-सक्षम हैं, जो यूरोपीय संघ की उपग्रह नौवहन प्रणाली का उपयोग करते हैं।