利用朝向邻近拉格朗日点的航天器测距检验强等效原理

广义相对论得到大量实验证据支持。然而，通过进行中和未来的实验精确确定其界限仍备受关注。一个待回答的问题是关于强等效原理的有效性。地面实验和月球激光测距提供了诺德特维特参数 $\sigma[\eta]=4.4\times 10^{-4}$ 的最佳上限。借助未来的行星任务BepiColombo，该参数将进一步改善至少一个数量级。在本文中，我们设想另一种可能的检验环境：利用朝向邻近日地共线拉格朗日点的航天器测距。忽略行星质量和星历表误差，我们预测在现实（乐观）场景下，通过朝向 $L_1$ 的测距（取决于当前（未来）测距能力和地球星历表知识），有 $\sigma[\eta]=6.4\,(2.0)\times10^{-4}$ （5年积分时间）。组合测量 $L_1$+$L_2$ 则给出 $4.8\,(1.7)\times10^{-4}$。在乐观场景下，一年的单次测量就足以达到 $\approx3\times10^{-4}$。所有数值均与月球激光测距相当，但差于BepiColombo。如果数据随时间和围绕两个拉格朗日点中任一点的卫星数量进行积分，性能可大幅改善。我们指出，某些系统误差（其他行星的引力扰动或形状效应）相比其他实验更易控制。我们并不提倡专门执行一项约束强等效原理的任务，但建议分析当前和未来飞绕 $L_1$/$L_2$ 的航天器的测距数据（例如一个关键任务是LISA Pathfinder）。这种航天器测距将是在空间中约束强等效原理的一种新的且互补的探针。