应用惯性技术验证广义相对论 2013年新版PDF电子书下载

引言 1

1爱因斯坦广义相对论的预测及验证原理 3

1.1广义相对论 3

1.2对广义相对论所预言的新物理效应的预测 6

1.3短程线效应和坐标系拖曳效应引起的陀螺进动 8

1.3.1短程线效应引起的陀螺进动 10

1.3.2坐标系拖曳效应引起的陀螺进动 13

2引力探测器卫星（GP-B） 15

2.1 GP-B实验的目的和意义 16

2.2测量短程线效应和坐标系拖曳效应的原理和方法 17

2.3 GP-B的轨道及向导星选择 19

2.4卫星的结构和参数 21

2.5卫星搭载的仪器装置 25

2.5.1杜瓦瓶 25

2.5.2真空金属筒 26

2.5.3石英块 29

2.5.4陀螺和加速度计 31

2.5.5超导量子干涉仪（SQUID） 32

2.5.6望远镜 32

2.6对引力探测器卫星的要求 34

2.6.1总要求及误差树 34

2.6.2陀螺受到的干扰加速度应小于10-11 g 37

2.6.3卫星核心部件的低温工作环境 38

2.6.4低磁场环境 38

2.6.5真空罐内的真空度 40

2.6.6其他 40

2.7 GP-B系统层次和系统复杂性 42

2.7.1系统目标 43

2.7.2系统组成的层次和工程阶段 44

2.7.3系统复杂性 45

3陀螺结构及关键技术 47

3.1静电陀螺的结构 47

3.2陀螺转子制造和参数测量 48

3.3陀螺支承 50

3.4陀螺加转与阻尼 52

3.5陀螺信号读取 54

3.6陀螺装配 57

3.7小结 58

4陀螺及其部件在地面的测试和标定 59

4.1太空中与地面上陀螺工作状态的差别 60

4.2太空中陀螺受到的干扰力矩 60

4.3太空中陀螺漂移模型 64

4.4地面上的陀螺漂移 65

4.5支承系统在地面的测试 66

4.6 SQUID在地面的测试 67

4.7陀螺精度实验及误差分析 71

4.8其他 78

4.9小结 79

5 GP-B卫星测量数据可信度的保证 81

5.1实验数据内部一致性的保证 81

5.2实验数据外部一致性的保证 82

5.3太空中的标定 84

6科学数据提取和估计 87

6.1科学数据提取 87

6.2数据介绍 88

6.3数据处理与估计 90

6.3.1发射前拟采用的数据处理模型 90

6.3.2最终采用的数据处理模型 92

6.4 GP-B实验系统误差 103

7 GP-B实验结果及问题 105

7.1 GP-B实验的结论 106

7.2两个始料未及的事情及它们对实验的影响 109

7.2.1碎磷效应引起的陀螺时变极迹运动及对实验的影响 109

7.2.2不对准力矩和谐振力矩 113

7.3数据处理的主要方法 115

8评论 117

8.1美国国家航空航天局的评论 117

8.2 《AAAS Science Now》评论 118

8.3 《American Surveyor》评论 118

8.4 《 Aviation Week》评论 119

8.5 《 BBC NEWS》评论 119

8.6 《 Big Think》评论 119

8.7 《Bloomberg》评论 120

8.8 《 Physics》评论 120

8.9 《 Inside GNSS》评论 121

8.10 《Nature.com NEWs》评论 121

8.11 《NYTimes》评论 122

8.12 《Science News》评论 123

8.13 《SF Chronicle》评论 123

8.14施昊的质疑文章 123

8.15张操的质疑评论 124

9 GP-B实验给我们的启示 125

9.1 GP-B陀螺为惯性技术的空间应用开辟了新思路 125

9.2严格“安静”的环境条件是陀螺仪工作的必要条件 125

9.3新材料、新技术的应用是提高陀螺精度的基础 126

9.4缜密的太空检测与可靠的实验数据处理是实验成功的重要环节 127

9.5正确有效的管理是成功的有力保证 128

9.6 GP-B在带动相关学科发展、培养人才方面做出了历史性的贡献 128

9.7勇于探索，不断创新 129

附录A 131

A.1 GP-B发展大事记 131

A.2专业术语中英文对照 143

A.3科学术语解释 144

A.4一些有关的网站资源 147

参考文献 149