航天器定时信号中测量行星自转与参考系拖曳的前景
广义相对论与量子宇宙学
2017-07-06 v1 地球与行星天体物理
天体物理仪器与方法
摘要
卫星跟踪涉及向地球发送电磁信号。航天器的轨道和电磁信号本身都受到时空曲率的影响。脉冲的到达时间与本地时钟的滴答声进行比较，以高精度重建卫星的轨道路径，并隐式测量广义相对论效应。特别是，由行星自旋引起的史瓦西空间曲率（静态）和参考系拖曳（稳态）会影响卫星轨道。对信号光子路径的主要相对论效应是由静态空间曲率引起的夏皮罗延迟。我们使用四维哈密顿表述，对一些当前和拟议的太空任务计算了这些效应。对于高偏心轨道，如Juno任务和Cassini Grand Finale，相对论效应具有类似脉冲的性质，如果将其特征适当地建模为时间函数，则有利于检测。原则上，参考系拖曳似乎可由Juno和Cassini测量，但Galileo 5和6不行。实际测量需要将参考系拖曳与牛顿“前景”（例如引力四极矩，其影响航天器的轨道和信号传播）解缠。前景问题仍有待解决。
引用
@article{arxiv.1707.00319,
title = {Prospects for Measuring Planetary Spin and Frame-Dragging in Spacecraft Timing Signals},
author = {Andreas Schärer and Ruxandra Bondarescu and Prasenjit Saha and Raymond Angélil and Ravit Helled and Philippe Jetzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.00319},
year = {2017}
}
备注
10 pages, 6 figures, provisionally accepted for publication in Frontiers in Astronomy and Space Sciences, section Fundamental Astronomy