GRAIL 任务的广义相对论可观测量

我们展示了太阳系中天体相对论参考系的实现及其在 GRAIL 任务中的应用。我们建模了光程时间计算所需的时空坐标变换，并解决了所得模型实施的一些实际问题。我们开发了描述 GRAIL 航天器运动及计算所有可观测量所需的所有相关相对论坐标变换。我们考虑了贡献于双向单向测距观测量的主要相对论效应，该观测量源自两颗 GRAIL 航天器之间的单向信号传播时间。我们为 GRAIL 的这一基本观测量开发了一个广义相对论模型，精度达到 1 $\mu$m。我们为该实验的另一个关键观测量——双向单向测距变化率——开发并展示了一个相对论模型，精度达到 1 $\mu$m/s。所提出的公式证明了 GRAIL 任务设计背后的基本假设是合理的。它也可用于在任务完成后进一步改进这项月球重力恢复实验已经令人印象深刻的结果。最后，我们展示了频率和引力势的变换规则及其在 GRAIL 中的应用。