Galileo: Teste Mais Preciso da Dilatação Gravitacional do Tempo de Einstein Utiliza Órbitas Não Padrão

O sistema europeu de navegação por satélite Galileo proporcionou um avanço significativo para a física fundamental ao possibilitar a medição mais exata já realizada sobre a alteração da passagem do tempo induzida por variações no campo gravitacional, um fenômeno conhecido como dilatação gravitacional do tempo ou gravitational redshift.

Este resultado científico, que corrobora a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, foi noticiado no final de 2018, utilizando dados dos satélites Galileo 5 e FM06. A infraestrutura, originalmente concebida para serviços de posicionamento global, revelou uma capacidade científica profunda ao capitalizar uma anomalia orbital: satélites posicionados em órbitas elípticas, em vez das circulares planejadas após um lançamento inicial em 2014. Essa configuração orbital não ideal tornou-se o fator decisivo para a obtenção de medições de alta precisão sobre o redshift gravitacional.

Os resultados obtidos representaram um salto de precisão, superando em cerca de cinco vezes a exatidão do padrão anterior, o experimento Gravity Probe-A de 1976, que utilizou um relógio atômico lançado a aproximadamente 10.000 quilômetros de altitude. Para alcançar essa superioridade metrológica, os cientistas empregaram relógios de Maser de Hidrogênio Passivo (PHM) a bordo dos satélites. As equipes de pesquisa, que incluíram o Observatório SYRTE de Paris e o Centro ZARM da Alemanha, trabalharam de forma independente sob a coordenação do Escritório de Ciência de Navegação do Galileo da Agência Espacial Europeia (ESA).

O processo de refinamento das medições estendeu-se por três anos, exigindo a mitigação de diversos efeitos sistemáticos, como variações de temperatura, a influência do campo magnético terrestre, a pressão da radiação solar e erros orbitais residuais. É importante distinguir este teste do Galileo de outras verificações do princípio de equivalência, como a missão MICROSCOPE do Centro Nacional de Estudos Espaciais (CNES) da França. Enquanto o MICROSCOPE, ativo entre 2016 e 2018, testou o princípio de equivalência fraco com uma precisão de 10⁻¹⁴, comparando quedas livres de massas diferentes, os dados do Galileo forneceram uma verificação distinta e direta focada na frequência do relógio atômico sob o efeito do redshift gravitacional.

O legado científico do Galileo mantém-se robusto em 2026, com o sistema em evolução contínua rumo à implantação da Segunda Geração (G2G). A ESA, em nome da Comissão Europeia, contratou a Thales Alenia Space e a Airbus Defence & Space para desenvolver as primeiras 12 unidades G2G, num investimento total de 1,47 bilhão de euros. Estes novos satélites, com lançamento inicial previsto para 2027, incorporarão propulsão elétrica e links inter-satélites, prometendo uma precisão de posicionamento na escala de decímetros. A infraestrutura de navegação por satélite, que já é um pilar para a ciência, depende intrinsecamente da correção relativística, visto que os relógios em órbita correm mais rápido que os terrestres, gerando desvios que, sem correção, resultariam em erros de posicionamento de quilômetros. O feito do Galileo sublinha a importância da resiliência da engenharia espacial para o avanço do conhecimento fundamental.