Система Galileo обеспечила самое точное подтверждение гравитационного замедления времени Эйнштейна

Европейская навигационная система Galileo, изначально созданная для гражданских и коммерческих целей, предоставила научному сообществу возможность провести измерение, имеющее фундаментальное значение. Анализ данных с бортовых атомных часов спутников позволил получить на сегодняшний день наиболее точное подтверждение эффекта гравитационного красного смещения — ключевого следствия Общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

Этот феномен, известный как гравитационное замедление времени, описывает, как изменения в гравитационном поле влияют на ход времени: чем ниже гравитационный потенциал, тем медленнее течет время. Прорыв был достигнут благодаря анализу высокостабильных атомных часов, установленных на борту двух спутников Galileo, которые в результате аномалии при запуске в августе 2014 года оказались на нештатных, эксцентрических орбитах. Вместо плановой круговой орбиты высотой 23,2 тысячи километров, аппараты были выведены на эллиптическую траекторию с апогеем до 25 900 км и перигеем около 13 713 км. Изначально эта ситуация представляла собой проблему для навигационных задач, однако непреднамеренно создала уникальные условия для физического эксперимента.

Для достижения беспрецедентной точности в эксперименте использовались часы типа Пассивный Водородный Мазер (PHM). Эти часы, необходимые для навигационной функциональности, позволили зафиксировать отклонения с относительной погрешностью порядка 2,5×10−5. Первоначальные результаты этого измерения, обнародованные в конце 2018 года, продемонстрировали пятикратное улучшение точности по сравнению с предыдущим эталоном — экспериментом Gravity Probe-A 1976 года, который подтвердил предсказание Эйнштейна с точностью до 70 частей на миллион.

Эксперимент Gravity Probe A, проведенный NASA и Смитсоновской астрофизической обсерваторией в 1976 году, использовал водородный мазер и подтвердил эффект замедления времени на высоте 10 000 км. Данные Galileo предоставили прямое и более точное измерение частотного сдвига атомных часов в условиях орбитального полета. Значимость этого вклада в фундаментальную физику сохраняется, поскольку система Galileo продолжает свое развитие.

Европейская комиссия, Европейское космическое агентство (ЕКА) и Европейский союз работают над развертыванием второго поколения спутников, Galileo Second Generation (G2G). Контракты на разработку G2G были заключены в январе 2021 года с компаниями Thales Alenia Space и Airbus Defence & Space, с ожидаемым первым запуском в 2027 году. Эти новые аппараты будут оснащены электрической двигательной установкой и межспутниковыми линиями связи, что дополнительно укрепит точность позиционирования и синхронизации. По состоянию на 1 февраля 2026 года, в рамках системы запущено 34 спутника, из которых 26 находятся в активной эксплуатации.

Использование инфраструктуры, изначально предназначенной для навигации, для получения столь значимых результатов в области фундаментальной физики, подчеркивает двойную ценность космических программ, служащих как практическим, так и научным целям. Продолжающееся совершенствование системы гарантирует, что научный потенциал, заложенный в этой аномалии, будет поддерживаться и развиваться в будущем.