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Spacecraft Doppler tracking with possible violations of LLI and

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< Summary (English) >

This study extends the models of two-way and three-way Doppler by including possible violations of local Lorentz invariance (LLI) and local position invariance (LPI) to test Einstein’s equivalence principle.
The authors find that these violations do not affect two-way Doppler under linear approximation, but suggest setting stations with significant differences in velocities and gravitational potentials for three-way Doppler to obtain high sensitivity for tests.

< 요약 (Korean) >

이 연구는 에인슈타인의 등식 원리를 테스트하기 위해 로컬 Lorenz 인변성(LLI)과 로컬 위치 인변성(LPI)의 가능한 위반을 포함한 두 방향과 세 방향의 Doppler 모델을 확장합니다.
저자들은 이러한 위반이 두 방향 Doppler에서 라인형 근사에서 영향을 미치지 않는다는 것을 발견하였으며, 세 방향 Doppler에서는 속도와 중력 폭족의 유일한 위치에서 실행되는 로컬 비허용 실험의 결과가 독립적이라는 것을 보여줍니다.

< 기술적 용어 설명 >

* Doppler tracking: Doppler 추적은 공간 차량의 이동을 확인하고 제어하기 위해 많은 깊은 우주 미션에서 성공적으로 수행된 방법 중 하나입니다. * Local Lorentz invariance (LLI): 로컬 Lorenz 인변성(LLI)은 에인슈타인의 등식 원리의 한 부분입니다. * Local position invariance (LPI): 로컬 위치 인변성(LPI)은 에인슈타인의 등식 원리의 또 다른 부분입니다.

< 참고 논문 또는 관련 자료 >

* [1] Title: Research in Astron. Astrophys. ; Authors: Xue-Mei Deng, Yi Xie; Source: arXiv:1312. 0725v1 [gr-qc]; URL: http://www. raa-journal. org
* [2] Title: Testing the Einstein Equivalence Principle with Spacecraft Doppler Tracking; Authors: Xue-Mei Deng, Yi Xie; Source: Nanjing University; URL: https://phys. nju. edu. cn/~yixie/publications. html

< Excerpt (English) >

arXiv:1312.0725v1 [gr-qc] 3 Dec 2013 Research in Astron. Astrophys. Vol.0 (200x) No.0, 000–000 http://www.raa-journal.org http://www.iop.org/journals/raa Research in Astronomy and Astrophysics Spacecraft Doppler tracking with possible violations of LLI and LPI: a theoretical modeling ∗ Xue-Mei Deng1,3 and Yi Xie2,3 1 Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 School of Astronomy & Space Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China; yixie@nju.edu.cn 3 Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics, Nanjing University, Ministry of Education, Nanjing 210093, China Abstract Currently two-way and three-way spacecraft Doppler tracking techniques are widely used and playing important roles in control and navigation for deep space mis- sions. Starting from one-way Doppler model, we extend the models of two-way and three- way Doppler by making them include possible violations of the local Lorentz invariance (LLI) and the local position invariance (LPI) in order to test the Einstein equivalence principle which is the cornerstone of general relativity and all other metric theories of gravity. After taking the finite speed of light into account, which is so-called light-time solution (LTS), we have these models depending on the time of reception of the signal only for practical convenience. We find that possible violations of LLI and LPI can not affect two-way Doppler under linear approximation of LTS although this approximation is sufficiently good for most cases in the solar system. We also show that, in three-way Doppler, possible violations of LLI and LPI associate with two stations only, which sug- gests that it is better to set the stations at places with significant differences in velocities and gravitational potentials to obtain high level of sensitivity for tests. Key words: space vehicles – techniques: radial velocities – gravitation 1 INTRODUCTION As one of the currently most important methods for determining the motion of a spacecraft, the Doppler tracking technique has been successfully performed in many deep space missions for control and nav- igation (Kruger, 1965; Moyer & Yuen, 2000). Besides, it can also be used for a variety of scientific applications, such as fundamental physics. The measurement of the frequency shift in the links connect- ing Cassini spacecraft and the Earth yields a stringent test that proves the validity of general relativity (GR) in the solar system (Bertotti et al., 2003). On the other hand, Kopeikin et al. (2007) point out that this test of GR is under a restrictive condition that the Sun gravitational field is static, and if this restric- tion is removed the test becomes less stringent. It is also known that Doppler tracking might be the only possible way to detect specific low-frequency (10−5 – 1 Hz) gravitational waves (see Armstrong, 2006, for a recent review). In this work, we focus on its another application in fundamental physics for testing the Einstein equivalence principle (EEP), which is the “heart and soul” of gravitational theory (see Will, 1993, 2006, for reviews). It is worth mentioning that a number of notable scientists, including V. Fock, J. Synge, F. Rohlrich, and others, do not support this “heart…

< 번역 (Korean) >

ARXIV : 1312.0725V1 [GR-QC] 2013 년 12 월 3 일 Astron 연구.
천체.
Vol.0 (200x) No.0, 000–000 http://www.raa-journal.org http://www.iop.org/journals/raa Research in Astronomy and Astrophysics Spacecraft Doppler tracking with possible violations of LLI and LPI: a theoretical modeling ∗ Xue-Mei Deng1,3 and Yi Xie2,3 1 Purple Mountain Observatory, 중국 과학 아카데미, 난징 210008, 중국; 2 Nanjing University, Nanjing 210093, Nanjing University, 천문학 및 우주 과학 학교; yixie@nju.edu.cn 3 Nanjing University, Nanjing University, Nanjing University, Nanjing University, Nanjing University, Nanjing University, Nanjing University의 현대 천문학 및 천체 물리학의 주요 실험실, 현재 양방향 및 3 방향 우주선 도플러 추적 기술은 널리 사용되며 딥 스페이스 오해에 중요한 역할을 수행하고 있습니다.
일방 통행 도플러 모델에서 시작하여, 우리는 일반적인 상대성과 중력의 모든 메트릭 이론의 코너 스톤 인 에인슈타인 동등성 원리를 테스트하기 위해 국소 Lorentz Invariance (LLI)와 LPI (Local Lorentz Invariance) 및 LPI (Local Positive Invariance)의 가능한 위반을 포함하여 양방향 및 3 웨이 도플러의 모델을 확장합니다.
소위 가벼운 시간 솔루션 (LTS) 인 빛의 가상 속도를 고려한 후, 실질적인 편의를 위해서만 신호를 수신하는 시간에 따라 이러한 모델을 갖습니다.
LLI 및 LPI의 가능한 위반은 LT의 선형 근사 하에서 양방향 도플러에 영향을 줄 수 없지만이 근사치는 대부분의 태양계에서는 대부분의 경우에 충분히 적합하지만 LT의 선형 근사치에 영향을 줄 수는 없습니다.
또한 3 방향 도플러에서 LLI 및 LPI의 위반 가능성은 두 스테이션과 만 관련 될 수 있음을 보여줍니다.
이는 속도와 중력 잠재력이 상당한 차이가있는 장소에 스테이션을 설정하는 것이 좋습니다.
핵심 단어 : 우주 차량- 기술 : 방사 속도- 중력 1 중력 1 소개 우주선의 움직임을 결정하는 데 현재 가장 중요한 방법 중 하나 인 도플러 추적 기술은 제어 및 해상을위한 많은 깊은 우주 임무에서 성공적으로 수행되었습니다 (Kruger, 1965; Moyer & Yuen, 2000).
또한 기본 물리학과 같은 다양한 과학 응용 프로그램에도 사용할 수 있습니다.
Cassini 우주선과 지구를 연결하는 링크의 주파수 이동의 측정은 태양계에서 일반 상대성 이론 (GR)의 유효성을 입증하는 엄격한 테스트를 제공합니다 (Bertotti et al., 2003).
반면, Kopeikin et al.
(2007)은 GR 의이 테스트는 태양 중력 필드가 정적이라는 제한 조건하에 있으며,이 제한이 제거되면 테스트가 덜 엄격해진다 고 지적했다.
도플러 추적이 특정 저주파 (10-5-1Hz) 중력파를 감지하는 유일한 방법 일 수있는 것으로 알려져 있습니다 (최근 검토는 Armstrong, 2006 참조).
이 연구에서 우리는 중력 이론의“마음과 영혼”인 아인슈타인 동등성 원리 (EEP)를 테스트하기위한 기본 물리학의 또 다른 응용 프로그램에 중점을 둡니다 (리뷰는 Will, 1993, 2006 참조).
V.
Fock, J.
Synge, F.
Rohlrich 등을 포함한 다수의 주목할만한 과학자들은이“마음 …

출처: arXiv

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