通过火卫一激光测距推进相对论引力检验

火卫一激光测距是一项旨在太阳系中推进相对论引力检验的空间任务概念。PLR 的主要目标是以 $10^7$ 分之二的精度测量太阳周围的空间曲率（由 Eddington 参数 $\gamma$ 表示），从而将当今最佳结果提高两个数量级。其他任务目标包括测量引力常数 $G$ 的时间变化率，以及在 1.5 AU 距离上的引力平方反比律——每项改进幅度均可达两个数量级。科学参数将通过测量地球站与火卫一上能够达到毫米级距离分辨率的主动激光应答器之间的距离来估计。火卫一上的应答器以 1 kHz 频率发射 0.25 mJ、10 ps 脉冲，并通过 12 cm 孔径接收来自地球的异步 1 kHz 脉冲，这将使得即使在最大距离上也能实现每秒超过一个光子的链路。50 ps 的总测量精度需要几百个光子才能平均达到 1 mm（3.3 ps）的距离精度。现有的卫星激光测距设施——经过适当升级后——可能能够参与 PLR。由于火卫一的轨道周期约为 8 小时，每个观测站保证每天都能看到火卫一上的仪器。鉴于当前的技术成熟度，PLR 可在 2011 年启动，2016 年发射，进行为期 3 年的科学运行。我们讨论了 PLR 的科学目标、仪器和任务设计。我们还介绍了为支持任务主要目标而进行的科学模拟的细节。