中国 lunar 探测项目引力红移测量的初步灵敏度研究

广义相对论（GR）是一种高度成功的理论，将引力描述为几何现象。引力红移是 GR 的经典检验之一，可能在替代引力理论中被违反，对该效应的实验测试对于我们对引力的理解至关重要。本文考虑空间-地面时钟比较的自由空间链路，讨论了一种基于高精度 Doppler 消除的引力红移测量模型。该模型可有效减少各种误差和噪声源，降低一阶 Doppler 效应、大气迟延、Shapiro 迟延等的影响。中国的 lunar 探测项目（CLEP）计划配备具有每日稳定性为 $2\times10^{-15}$ 的深空 H 激光器，这为测试引力红移提供了一种方法。基于仿真，我们分析了 CLEP 实验的空间-地面时钟比较实验，仿真分析表明，在对 onboard H 激光器频率偏移和漂移进行高精度测量的理想条件下，CLEP 实验可能在 60 天的测量周期后达到不确定性为 $3.7\times10^{-6}$。我们的结果表明，若解决频率偏移和漂移问题，CLEP 任务有望以高精度进行引力红移测试。本稿已被发表于 Classical and Quantum Gravity。