potvrdiť (alebo spochybniť) existenciu dvoch efektov, vyplývajúcich z Einsteinovej teórie všeobecnej relativity. Prvým z nich je deformácia času a priestoru (alebo, ak chcete, časopriestoru) v blízkosti masívnych objektov. Druhým efektom je takpovediac "strhávanie" časopriestoru otáčajúcim sa masívnym objektom (takýto objekt ako keby "ťahal" časopriestor za sebou). Einstein vypracoval všeobecnú teóriu relativity v roku 1916, a to ako jednotnú teóriu času, priestoru a gravitácie. V tejto teórii sa gravitácia interpretuje ako "pole", deformujúce prietor a čas. Podľa Einsteinovej teórie sa dve telesá bezprostredne navzájom nepriťahujú, ale jedno i druhé teleso pôsobí na čas i priestor, a toto pôsobenie sa nám javí ako prejav gravitácie.
Pretože na overenie existencie oboch efektov, vyplývajúcich z Einsteinovej teórie všeobecnej relativity, poslúžia hádam najdômyselnejšie prístroje, aké kedy boli vypustené do vesmíru, povieme si o gravitačnej sonde B (tak možno preložiť jej názov) niečo viac. Samotná koncepcia experimentu, konaného sondou GP-B, je v podstate veľmi jednoduchá. S telesom sondy je pevne spojený teleskop, ktorý počas celého letu mieri na jednu (vodiacu) hviezdu. V telese sondy sú umiestnené štyri gyroskopy (zotrvačníky), ktoré sa po uvedení sondy na obežnú dráhu roztočia tak, aby ich os tiež smerovala k vodiacej hviezde. Podľa zákonov Newtonovej mechaniky os zotrvačníka, na ktorý nepôsobia vonkajšie sily, nemení svoju polohu. Počiatkom 60. rokov minulého storočia však dr. L. Schiff zo Stanfordskej univerzity ukázal, že vplyvom oboch spomenutých relativistických efektov bude dochádzať k malej zmene polohy osi zotrvačníka pohybujúceho sa obežnej dráhe. Ide o skutočne nepatrné zmeny polohy osi, a preto bolo potrebné pre sondu GP-B navrhnúť metódu, ktorá by bola schopná zmerať uhlovú zmenu polohu osi gyroskopu s presnosťou lepšou než 0,5 miliarcsekundy. Pre názornosť možno uviesť, že ide o uhlovú zmenu, zodpovedajúcu hrúbke ľudského vlasu pri pozorovaní zo vzdialenosti 15 kilometrov. Samotné guľové rotory gyroskopov sú majstrovským dielom techniky, pretože sú to najdokonalejšie guľové objekty, aké kedy človek vyrobil. Rotory majú priemer 38,1 mm a ich povrch sa od dokonalého guľového tvaru odchyľuje najviac o 40 atómových vrstiev. Takáto presnosť znamená, že ak by tieto gule mali priemer našej Zeme bol by medzi najvyššími vrcholkami a najhlbšími údoliami na zemskom povrchu výškový rozdiel len 4,88 metra! Vedci tvrdia, že "okrúhlejšie" sú len neutrónové hviezdy. V puzdre gyroskopov sú vytvorené špeciálne štrbiny, ktorými pri roztáčaní rotorov prúdilo plynné hélium, a to temer rýchlosťou zvuku. Proces roztáčania (na 10 000 ot/min) trval asi pol hodiny. Po roztočení rotorov bol vnútorný priestor gyroskopov odčerpaný na vákuum, ktoré je lepšie, než je vákuum panujúce vo vesmírnom priestore okolo sondy. Gyroskopy teda rotujú prakticky bez odporu, takže za tisíc rokov by ich otáčky poklesli len o 1 %. Medzi rotujúcim rotorom a jeho sférickým puzdrom je medzera len 0,025 mm. Tri páry elektród tanierovitého tvaru, umiestnené na vnútornej strane puzdra, zabezpečujú prostredníctvom elektrickej levitácie to, že rotory sú neustále v strede dutiny a nedotknú sa jej povrchu. Ako sa ale určuje relativistickými efektmi spôsobená zmena polohy osi gyroskopov? Tu zohráva veľmi dôležitú úlohu tenučká vrstva nióbu, ktorou je pokrytý povrch rotorov. Niób je v supravodivom stave, pretože gyroskopy pracujú pri teplote 1,8 K. Táto ultranízka teplota sa dosahuje tým, že prakticky celá sonda je uložená v dewarovej nádobe, obsahujúcej (pri štarte sondy) 2 441 litrov kvapalného hélia. Rotujúci supravodič generuje malý magnetický moment, ktorý dostal názov Londonov moment. Ak teda dôjde k vychýleniu osi rotujúceho gyroskopu, vychýli sa aj Londonov moment. Túto výchylku možno zmerať veľmi citlivým squidom (pôvodne to bola skratka SQUID, čo znamená superconducting quantum interference device, čiže supravodivý kvantový interferometer). Pomocou squidu možno zmerať výchylku osi rotácie s citlivosťou približne 0,1 miliarcsekundy. To umožní merať s presnosťou lepšou ako 1 % predpokladané "strhávanie" časopriestoru rotujúcou Zemou. Vnútrajšok dewarovej nádoby, v ktorej je sonda GP-B umiestnená, je pokrytý olovenou fóliou. Tá je tiež v supravodivom stave a slúži na odtienenie vplyvu magnetického poľa Zeme na činnosť gyroskopov. Využíva sa tu známa vlastnosť supravodičov, ktoré do nimi obklopeného priestoru "nevpúšťajú" magnetické pole. Prakticky celá sonda, vrátane gyroskopov, je zhotovená z taveného kremeňa, čo je veľmi stabilný materiál bez vnútorných pnutí. Celá sonda, ktorá má vajcovitý tvar a je dlhá 2,74 m, je vložená do už spomínanej dewarovej nádoby. Primárne zrkadlo teleskopu, ktorý je zameraný na jasnú hviezdu HR8703 (nazývanú aj IM Pegasus), má priemer 142 mm. Technick
Sonda GP-B sa prvých 60 dní po vypustení testovala a kalibrovala. Samotné experimentálne merania, ktoré by mali potvrdiť Einsteinovu teóriu o zakrivovaní vesmíru v blízkosti masívnych objektov, budú trvať jeden rok. Ďalšie dva mesiace sa prístroje sondy budú opäť kalibrovať. Ak budú výsledky, získané sondou GP-B, konzistentné s teóriou relativity, prispeje to napríklad aj k lepšiemu porozumeniu vývoja nášho vesmíru i takých javov, akými sú napríklad čierne diery. Viac sa o činnosti sondy Gravity Probe B môžete dozvedieť na internetovej stránke www.gravityprobe.com.
Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.
