应用惯性技术验证广义相对论

引言

1 爱因斯坦广义相对论的预测及验证原理

1.1 广义相对论

1.2 对广义相对论所预言的新物理效应的预测

1.3 短程线效应和坐标系拖曳效应引起的陀螺进动

1.3.1 短程线效应引起的陀螺进动

1.3.2 坐标系拖曳效应引起的陀螺进动

2 引力探测器卫星（GP-B）

2.1 GP-B实验的目的和意义

2.2 测量短程线效应和坐标系拖曳效应的原理和方法

2.3 GP-B的轨道及向导星选择

2.4 卫星的结构和参数

2.5 卫星搭载的仪器装置

2.5.1 杜瓦瓶

2.5.2 真空金属筒

2.5.3 石英块

2.5.4 陀螺和加速度计

2.5.5 超导量子干涉仪（soUID）

2.5.6 望远镜

2.6 对引力探测器卫星的要求

2.6.1 总要求及误差树

2.6.2 陀螺受到的干扰加速度应小于10_11g

2.6.3 卫星核心部件的低温工作环境

2.6.4 低磁场环境

2.6.5 真空罐内的真空度

2.6.6 其他

2.7 GP-B系统层次和系统复杂性

2.7.1 系统目标

2.7.2 系统组成的层次和工程阶段

2.7.3 系统复杂性

3 陀螺结构及关键技术

3.1 静电陀螺的结构

3.2 陀螺转子制造和参数测量

3.3 陀螺支承

3.4 陀螺加转与阻尼

3.5 陀螺信号读取

3.6 陀螺装配.

3.7 小结

4 陀螺及其部件在地面的测试和标定

4.1 太空中与地面上陀螺工作状态的差别

4.2 太空中陀螺受到的干扰力矩

4.3 太空中陀螺漂移模型

4.4 地面上的陀螺漂移

4.5 支承系统在地面的测试

4.6 soUID在地面的测试

4.7 陀螺精度实验及误差分析

4.8 其他

4.9 小结

5 GP-B卫星测量数据可信度的保证

5.1 实验数据内部一致性的保证

5.2 实验数据外部一致性的保证

……

6 科学数据提取和估计

7 GP-B实验结果及问题

8 评论

9 GP-B实验给我们的启示

附录A

参考文献

本书主要介绍用于验证爱因斯坦广义相对论的B型引力探测器（GPB）中用到的惯性技术。第1章简要地介绍了爱因斯坦广义相对论的预测及验证原理；第2章介绍GPB卫星的组成、GP-B卫星上搭载的仪器装置、运行环境以及系统的层次和复杂性；第3章介绍了GP-B卫星的陀螺的关键技术；第4章介绍了地面上陀螺的检测和标定的原理及过程；第5章介绍了卫星是如何保证测量数据可信度的；第6章介绍了科学数据提取和估计；第7章介绍了实验结果及问题；第8章介绍了媒体和学术界对GPB的评论，第9章给出了GP-B试验给我们的启示。在附录中，列出了GPB发展大事记和一些重要事件，包括GP-B发射升空后一系列的试验事件，还给出了本文中涉及的中英文专业术语对照表和GP-B有关的资源。本书不仅对惯性技术及航空航天领域的研究生、本科生以及工程技术人员具有参考价值，而且可以作为高级科普书，开拓科研工作者的视野。