Введение
1 Экспериментальные проверки общей теории относительности 42
1.1 Основы ОТО 44
1.1.1 Скалярно-тензорные теории гравитации 46
1.2 Параметризованный постньютоновский формализм 47
1.2.1 ППН-перенормированные дополнения ОТО 51
1.3 Поиски новых физических явлений за пределами ОТО
1.3.1 Теория струн/М-теория и тензорно-скалярные расширения ОТО 54
1.3.2 Наблюдательная мотивация для новых проверок ОТО 61
1.3.3 Модификация гравитации как альтернатива темной энергии 63
1.3.4 Модели скалярного поля - кандидата на роль темной энергии 66
1.4 Поиски новой теории гравитации с помощью космических
экспериментов 67
1.4.1 Проверки принципа эквивалентности 69
1.4.2 Поиск непостоянства гравитационной константы
1.5 Проверки гравитационного закона обратных квадратов 78
1.5.1 Проверки альтернативных теорий и теорий модифицированной гравитации 81
1.6 Выводы 84
2 Оптические интерферометры космического базирования 87
2.1 Оптический интерферометр космического базирования SIM 87
2.2 Регуляризация базы и механизм упреждающего обновления
2.2.1 Астрометрические измерения с SIM 93
2.2.2 Решение уравнений для вектора базы 101
2.2.3 Геометрическая интерпретация механизма упреждающего обновления 106
2.2.4 Логика механизма регуляризации базы 111
2.2.5 Модель внешней метрологической системы SIM 115
2.3 Аналитическая модель центральной белой полосы интер
ференционной картины 122
2.3.1 Моделирование наблюдаемых величин полихроматической интерференционной картины 124
2.3.2 Параметризация полихроматической интерференционной картины 129
2.3.3 Решение для полихроматических "фазоров" с шумом 137
2.3.4 Отфильтрованный свет: спектральные каналы с узким диапазоном 142
2.4 Влияние ошибки волнового числа на вычисление задержки
распространения света при интерферометрии белового света 148
2.4.1 Фазовая ошибка, обусловленная ошибкой длины волны 151
2.4.2 Ошибка задержки из решения наименьших квадратов 153
2.4.3 Уменьшение чувствительности задержки к ошибке в длине волны 156
2.5 Релятивистское гравитационное отклонение света и его влияние на точность модели для SIM 160
2.5.1 Вклад локальной гравитации в астрометрические измерения с SIM 161
2.5.2 Области наибольшего гравитационного влияния для SIM 165
2.5.3 Отклонение света мультиполями более высокого по рядка 168
2.6 Выводы 173
3 Теоретико-полевой метод построения систем координат 176
3.1 Теоретические основы релятивистской навигации 176
3.1.1 Введение и обзор 176
3.1.2 Задача релятивистских астрономических наблюдений 178
3.1.3 Метрические теории гравитации и ППН формализм 186
3.1.4 Ограничения стандартного ППН формализма 191
3.1.5 Альтернативные методы построения собственной СО 193
3.2 Теоретико-полевое решение задачи N тел 197
3.2.1 Основные принципы нового метода 198
3.2.2 Принципы построения собственной СО 205
3.3 Системы отсчета в метрических теориях гравитации 206
3.3.1 Системы отсчета в общей теории относительности 207
3.3.2 Нахождение функций Ка и Q" 213
3.3.3 Нахождение функции Са 218
3.3.4 Уравнения движения массивных тел 222
3.3.5 Собственная СО гравитирущего тела 223
3.3.6 Релятивистские СО в метрических теориях гравитации 227
3.4 Улучшенные модели для проверок гравитации 230
3.4.1 Ферми-нормальные координаты 230
3.4.2 Собственная система отсчета для орбитальной станции 233
3.5 Выводы 243
Развитие методов лазерной дальнометрии Луны 245
4.1 Проверка релятивистской гравитации с использованием лазерной дальномерии Луны 245
4.1.1 Лазерная локация Луны: история и методика 246
4.1.2 Принцип Эквивалентности и система Земля-Луна 255
4.1.3 Существующие данные 258
4.1.4 Модель ЛДЛ наблюдений 262
4.1.5 Анализ данных 272
4.1.6 Новые результаты проверок ОТО методами ЛДЛ 284
4.2 Новое поколение экспериметов ЛДЛ 289
4.2.1 Ожидаемый вклад APOLLO в гравитационную физику 289
4.2.2 Разработка модели для ЛДЛ следующего поколения 292
4.2.3 Новые возможности усовершенствованной ЛДЛ 294
4.2.4 Технический подход и методология 299
4.3 Гравитационные эксперименты с лазерной локацией Марса 311
4.3.1 Предлагаемый эксперимент по лазерной локации Марса 312
4.3.2 ЛДМ: цели исследований и ожидаемая значимость 314
4.3.3 Технические подходы и методы 318
4.3.4 Существенные аспекты технической подготовки миссии 325
4.3.5 Важные технологические составляющие 326
4.4 Выводы 328
Новые гравитационные эксперименты космического базирования 330
5.1 LATOR - научные задачи, технологии и схема экспериментаЗЗО
5.1.1 Общая схема эксперимента LATOR 333
5.1.2 Интерферометрия в эксперименте LATOR 337
5.1.3 Введение в модель наблюдений LATOR 361
5.1.4 Астрометрические характеристики LATOR 368
5.2 Поиск новых физических законов в эксперименте BEACON 377
5.2.1 Концепция проекта BEACON 378
5.2.2 Инструментарий BEACON 384
5.2.3 Космическая часть BEACON 387
5.2.4 Предварительный бюджет ошибок и обсуждение 387
5.3 Выводы 390
6 Аномалия Пионеров 392
6.1 "Аномалия Пионеров" - открытие и первые исследования 392
6.1.1 Аномальные траектории "Пионеров" 393
6.1.2 Аномалия Пионеров: сводка имеющихся сведений 397
6.1.3 Первоначальные усилия объяснять Аномалию 401
6.2 Недавние попытки объяснить аномалию 405
6.2.1 Механизмы общепринятой физики 405
6.2.2 Вероятность новой физики? 408
6.2.3 Описание моделей и приемы анализа данных 410
6.3 Аномалия Пионеров: новые данные и цели нового исследования 419
6.3.1 Изучение недавно обнаруженных данных 419
6.3.2 Стратегия поиска причины аномалии Пионеров 424
6.3.3 Моделирование силы тепловой отдачи 434
6.3.4 Использование телеметрии для изучения аномалии 443
6.4 Эксперимент по проверке аномалии Пионеров 453
6.4.1 Поиск независимого подтверждения 454
6.4.2 Эксперимент для исследования аномалии Пионеров 455
6.4.3 Проверка гравитации в дальнем космосе (Deep Space Gravity Probe) 460
6.4.4 Выводы 465
Заключение 467
Литература
