डिस्को बॉल उपग्रह ने आइंस्टीन के सिद्धांत को सबसे सटीक झटका दिया

अल्बर्ट आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि पृथ्वी जैसा घूर्णनशील द्रव्यमान अंतरिक्ष-समय को अपने साथ खींच लेता है - एक घटना जिसे फ्रेम ड्रैगिंग या लेंस-थिरिंग प्रभाव कहा जाता है। हमारे नीले ग्रह के चारों ओर इसे मापना मुश्किल रहा है, क्योंकि पृथ्वी एक सामान्य ब्लैक होल से लाखों गुना हल्की है और आराम से घूमती है। लेकिन वुहान इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड मैथमेटिक्स के इग्नाज़ियो सिउफोलिनी के नेतृत्व में एक टीम ने अब इस प्रभाव को केवल 0.2 प्रतिशत अनिश्चितता के साथ मापा है, एक ऐसे उपग्रह की बदौलत जो गोल्फ बॉल और डिस्को ग्लोब के मिश्रण जैसा दिखता है।

उपग्रह, LARES-2 (लेज़र रिलेटिविटी सैटेलाइट 2), इतालवी अंतरिक्ष एजेंसी द्वारा बनाया गया है, जो इनकोनेल 718 मिश्र धातु का एक ठोस गोला है जिसमें 303 रेट्रोरिफ्लेक्टर लगे हैं। इसमें कोई थ्रस्टर, सौर पैनल या इलेक्ट्रॉनिक्स नहीं है - सिर्फ द्रव्यमान। 294.8 किलो और 40 सेंटीमीटर से थोड़ा अधिक व्यास के साथ, यह मध्य-पृथ्वी कक्षा में किसी भी उपग्रह का सबसे कम क्षेत्र-से-द्रव्यमान अनुपात रखता है, जो फोटॉन पुश जैसी गैर-गुरुत्वाकर्षण बलों को कम करता है। जुलाई 2022 में लॉन्च किया गया, यह लगभग 12,265 किलोमीटर की ऊंचाई पर स्थित है।

टीम ने LARES-2 पर जमीन-आधारित लेज़र दागे, जिसके रेट्रोरिफ्लेक्टर प्रकाश को सीधे वापस परावर्तित करते हैं। जुलाई 2022 से जून 2025 तक लगभग 200,000 अवलोकनों ने इसकी स्थिति को 1 मिलीमीटर के भीतर सटीकता से निर्धारित किया। लेकिन पृथ्वी का भूमध्यरेखीय उभार न्यूटोनियन बल पैदा करता है जो फ्रेम ड्रैगिंग को बौना बना देता है। सिउफोलिनी का समाधान: पूरक कक्षाओं में दो उपग्रहों का उपयोग करना - LARES-2 और इसका पुराना चचेरा भाई LAGEOS (1976 में लॉन्च किया गया) - जिनके कक्षीय झुकाव का योग 180.01 डिग्री है। न्यूटोनियन गड़बड़ी रद्द हो जाती है, जबकि सापेक्षतावादी संकेत जुड़ जाता है।

फिर भी, K1 चंद्र-सौर ज्वार - चंद्रमा और सूर्य से एक गुरुत्वाकर्षण गड़बड़ी - ने सटीकता को खतरे में डाल दिया। टीम ने एक पूर्ण 1,050-दिवसीय पूर्वगमन चक्र पर डेटा एकत्र किया, जिससे ज्वार का औसत निकल गया। उस और छह छोटे ज्वारीय घटकों को हटाने के बाद, उन्होंने प्रति वर्ष 61.3 मिलीआर्कसेकंड का एक साफ बहाव पाया - अंतरिक्ष-समय के मुड़ने का हस्ताक्षर। मान आइंस्टीन की भविष्यवाणियों से एक से दो भाग प्रति हजार की त्रुटि के मार्जिन के साथ मेल खाता था।

माप ने चेर्न-साइमन्स सिद्धांत का भी परीक्षण किया, एक क्वांटम गुरुत्व विकल्प जो अलग फ्रेम ड्रैगिंग की भविष्यवाणी करता है। इसने इसे खारिज नहीं किया लेकिन इसके दायरे को गंभीर रूप से सीमित कर दिया। बोनस: प्रयोग ने K1 ज्वार की ताकत को सटीक रूप से मापा, जो भूकंप अध्ययनों में मदद कर सकता है। और LARES-2 सदियों तक डेटा देता रहेगा - क्योंकि 'दीर्घकालिक प्रतिबद्धता' का मतलब अंतरिक्ष में एक डिस्को बॉल से बेहतर कुछ नहीं।