Na obrázku je dokonalá a číra, zatiaľ nióbiom nepotiahnutá kremíková guľa pred Einsteinovou fotografiou. Kliknutím na obrázok uvidíte kremíkovú guľu potiahnutú tenkou nióbiovou vrstvou..
Poďakovanie: NASA, Gravity Probe B, Stanford University

Dnes sa chystá štart misie Gravity Probe B, z leteckej základne Vandenberg v Kalifornii (v 11:57 miestneho času a 17:57 stredoeurópskeho času). Experiment Gravity Probe B (GPB) bude testovať po dobu dvoch rokov niektoré doteraz neoverené dôsledky Einsteinovej všeobecnej teórie relativity. Základná myšlienka experimentu vznikla ešte v rokoch 1959, ale až dnešná špičková technológia dovolila jej realizáciu.
Ak nejaké teleso sa pohybuje v gravitačnom poli vo veľkej vzdialenosti a pomaly od gravitujúceho telesa, tak jeho pohyb je popísaný s dostačujúcou presnosťou Newtonovskou teóriou gravitácie. Pokiaľ sa teleso pohybuje rýchlo, alebo gravitačné pole je silné, objaví sa rad nových efektov, ktoré predpovedá Einsteinova teória relativity (Einstein 1916). Niektoré dôsledky už boli experimentálne overené (gravitačný červený posun, precesia perihélia Merkúru, ohyb svetla v gravitačnom poli), niektoré však zatiaľ len nepriamo.
Ak veľké teleso rotuje, tak nielen že skriví okolo seba priestor, ale ho aj "ťahá zo sebou". Môžete si to predstaviť tak, ako keď lopatka mixéru sa otáča v kréme - krém bližšie sleduje pohyb lopatky, krém vzdialenejšie tiež, ale menej "ochotne".
Gravitačný "ťah" rotujúceho telesa závisí od miery rotácie (presnejšie momentu hybnosti telesa). Tento efekt sa chystá merať pomocou gyroskopov. Os rotujúceho gyroskopu (pokiaľ na neho nepôsobí vonkajšie silové pole), ukazuje stále v tom istom smere. Ak Zem skutočne vytvára gravitačný ťah na okolitý priestor svojou rotáciou, tak tento ťah bude vplývať aj na gyroskop obiehajúci okolo Zeme.
Podľa výpočtu konštruktérov by sa os rotácie gyroskopu mal za jeden rok vytočiť z pôvodného smeru o 42 milióntin uhlovej sekundy. (Keby sme boli schopní takéto rozlíšenie dosiahnuť u optických teleskopov vo vesmíre, boli by sme schopní registrovať planéty veľkosti Zeme do vzdialenosti 60 sveteľných rokov priamym pozorovaním).
Na umelej družici, ktorá poskytne domov GPB (obežná dráha bude 600 km nad povrchom Zeme), roztočia 4 guličky rozmeru pingpongovej lopty (dva a dva v opačnom smere). Gule boli odliate z kremíku mimoriadnou presnosťou. Ich povrch sa líši od dokonalej geometrickej gule maximálne o hrúbku 40 atómových vrstiev. Keby zem bola takáto dokonalá guľa výškový rozdiel medzi najnižším a najvyšším bodom (napríklad medzi Mariánskou priekopou a Mount Everestom je výškový rozdiel okolo 20 km) nesmel byť väčší ako 80 cm (vážený čitateľ by si musel ľahnúť).
Aj hustota kremíkových gúľ je mimoriadne presná (od homogénnej gule sa odlišuje menej než v pomere 1:10 miliónov).

Dokonalý prístroj vyžaduje dokonalé prostredie. Kremíkové gule boli potiahnuté tenkou nióbiovou vrstvou (klipnite sem). Gule sa vznášajú v elektrickom poli, a roztočia sa pomocou vfúknutého héliového plynu, čím by sa malo dosiahnuť 10 tisíc otáčok za minútu. Po dosiahnutí otáčok sa hélium odčerpá a vytvorí sa vysoké vákuum (dokonalé vákuum nie je ani vo vesmíre, vysoké vákuum je ale stav blízke k dokonalému, ale stále sa jedná o "plyn", v ktorom odpor pri pohybu je zanedbateľný). Vďaka vysokému vákuu je odpor prostredia tak malý, že počet otáčok gúľ by sa znížila o 1% až za 1000 rokov (experiment potrvá len dva roky).
Na palube družice sa chladenie rieši pomocou 1500 litrov tekutého hélia, ktorého teplota je len 1,8 Kelvin (-271°C). Vnútrajšok experimentálneho zariadenia bol vystlatý supravodivou olovenou fóliou, ktorá dokonale odtieni magnetické pole Zeme (vďaka Meissnerovmu javu, ktorý nedovolí, aby magnetické indukčné čiary prenikli supravodivou olovenou fóliou).
Odborníci NASA sa snažili vylúčiť všetky rušivé vplyvy, preto nízka teplota, supravodivé tienenie, vysoké vákuum.
Supravodivá izolácia zabezpečuje, dokonalú izoláciu vonkajšieho magnetického poľa od vnútorného. Povrch gúľ je potiahnutá tenkou nióbiovou vrstvou a pokiaľ dôjde k zmene rotácie gúľ, prejaví sa to v zmene magnetického poľa vo vnútri zariadenia, pod supravodivou izoláciou. Tieto zmeny sú schopné registrovať pomocou supravodivej slúčky v izolovanej časti (v ktorej sa točia gule). Pre presnosť tejto supravodivej slučky je charakteristické, že dokáže zmerať 10 biliardtinu intenzity magnetického poľa Zeme - Keby prístroj bol na Marsu a magnetické pole Zeme by sa zmenilo na jeho povrchu o 1%, prístroj na Marsu by ho zaregistroval.
Podstatnou časťou zariadenia je referenčný ďalekohľad, ktorý je zameraný na jednu z hviezd súhvezdia Pegaz. Na začiatku experimentu ukazujú do tohoto smeru aj osi rotácií všetkých štyroch gúľ.
Predpovedaná zmena osi rotácie dovolí urobiť aj záver o iných gravitačných efektoch, nie len o gravitačnom ťahu.

-AT-