基于光學傳感的空間等效原理檢驗可行性分析.pdf

1、強等效原理是愛因斯坦在1907年提出來的，作為廣義相對論的基本假設(shè)之一。然而等效原理并不是普遍性原理，一些理論預(yù)言存在新的相互作用使等效原理破壞。因此等效原理的檢驗不管是對驗證廣義相對論還是對尋找新的相互作用力都很重要。目前，等效原理的地面檢驗精度為10-13，主要受到了地脈振動的影響。為了更高精度的檢驗等效原理，人們提出了一系列的空間檢驗等效原理計劃，如STEP計劃，GG計劃，MICROSCOPE計劃，在10-15～10-18精度對等

2、效原理進行檢驗。近年來，隨著LISA和LISA Pathfinder計劃的發(fā)展，紫外放電技術(shù)和激光測距技術(shù)得到極大發(fā)展。在這種背景下，華中科技大學引力實驗室提出了基于光學輸出的空間等效原理檢驗計劃TEPO。
　　TEPO實驗方案中兩個不同材料的同心檢驗質(zhì)量被放在地球軌道上，它們沿敏感方向（實驗中選取的測量方向）的位移用激光外差干涉測量，沿其它方向的位移用電容位移傳感器進行測量，然后用靜電控制力控制使它們保持相對靜止，靜電控制加速度

3、之差為實驗的測量信號。TEPO的關(guān)鍵技術(shù)有慣性傳感器、激光外差干涉儀、紫外放電和無拖曳控制。
　　本文對TEPO實驗方案進行了詳細的分析，并對測量信號中包含的各項噪聲進行了理論計算。然后，根據(jù)TEPO的科學目標，對各項關(guān)鍵技術(shù)提出了相應(yīng)的指標需求。分析結(jié)果表明：TEPO實驗方案是可行的，其主要噪聲限制來源于環(huán)境引入的直接擾動力和慣性傳感器引入的靜電控制噪聲。此外，我們還基于目前最新的空間科學技術(shù)水平，討論了用TEPO實驗方案，等效