Система Galileo забезпечила найточніше випробування гравітаційного уповільнення часу Ейнштейна

Європейська навігаційна система Galileo відіграла ключову роль у верифікації фундаментальних положень Загальної Теорії Відносності Альберта Ейнштейна. Аналіз даних з бортових атомних годинників дозволив отримати найбільш точне на сьогодні вимірювання гравітаційного червоного зсуву, або гравітаційного уповільнення часу, яке описує вплив змін гравітаційного поля на плинність часу.

Ключовий експеримент, що підтверджує принцип еквівалентності, був реалізований через аналіз надзвичайно стабільних атомних годинників на борту супутників Galileo. Ці апарати опинилися на ексцентричних орбітах внаслідок інциденту під час попереднього запуску, що створило унікальні умови для наукових досліджень. Експеримент, відомий як GREAT (Galileo gravitational Redshift Experiment with eccentric sATellites), досяг приблизного п'ятикратного покращення точності вимірювання порівняно з попереднім еталоном — суборбітальним експериментом Gravity Probe-A, проведеним у 1976 році. Для досягнення цієї точності використовувалися годинники типу Пасивний Водневий Мазер (PHM).

Перші значущі результати цього вимірювання, що стосувалися супутників Galileo 5 та FM06, були оприлюднені наприкінці 2018 року. Експеримент Gravity Probe A, проведений NASA та Смітсонівською астрофізичною обсерваторією 18 червня 1976 року, підтвердив ефект червоного зсуву з точністю близько 70 частин на мільйон. Використання апаратів Galileo, які через збій ракети-носія «Союз-Фрегат» опинилися на еліптичних орбітах з апогеєм до 25 900 км, несподівано призвело до значного наукового прориву, ілюструючи подвійну цінність космічної інфраструктури.

Система Galileo, розроблена як цивільна альтернатива GPS та ГЛОНАСС, розпочала роботу в обмеженому режимі 15 грудня 2016 року. Станом на 1 лютого 2026 року, у сузір'ї запущено 34 апарати, з яких 26 функціонують. Впровадження сервісу Galileo High Accuracy Service (HAS), офіційно запущеного 24 січня 2023 року, дозволяє досягати сантиметрової точності позиціонування, критичної для геодезії та точного землеробства. Подальша еволюція системи включає розгортання супутників Galileo Другого Покоління (G2G), перший запуск яких очікується у 2027 році, що зміцнить точність системи для забезпечення глобальних послуг позиціонування та синхронізації.

Дані Galileo надали унікальне, пряме вимірювання гравітаційного червоного зсуву на частоту атомного годинника. Це відрізняється від перевірки, проведеної місією MICROSCOPE, яка підтвердила принцип еквівалентності шляхом порівняння швидкостей падіння різних тестових мас. Покращення точності у п'ять разів порівняно з еталоном 1976 року підкреслює технологічний стрибок, досягнутий сучасною супутниковою технікою, зберігаючи актуальність цього внеску у фундаментальну фізику.