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这个球是人类有史以来制造的“最”圆的球体。这个石英球只有乒乓球大小,表面的弧度误差小于10纳米,已经接近了原子大小尺度。如果把这个球放大到地球大小,那么地球上的高处和低处仅仅距离2.4米。这4个球由熔融石英制成,并涂有极薄的铌层。它们这么圆不是为了好看,而是尽量减少对陀螺仪旋转的影响,因此陀螺仪永远不会接触到它们的容纳室,而是通过电场悬浮,使用1马赫氦气流旋转,通过使用SQUID监测超导铌层的磁场来感测它们的旋转轴。
重力探测器B的关键就是这4个陀螺仪,由封装在石英外壳内的固体熔融石英旋转球体组成。4个乒乓球大小的转子需要严格的均匀性标准(具有微小密度变化的固有均匀性)以及机械和电气球形度。从机械角度来看,铌涂层转子位于球体的40个原子层内。这些要求需要新的制造和测量技术。在轨道上,转子的旋转是通过在复杂加工的通道中以接近音速的速度泵送氦气流过转子来实现的。旋转后,气体被从外壳中抽出形成真空,压力低于轨道航天器周围的空间。球漂浮在航天器质心的真空腔中,验证质量的作用是遵循理想的引力轨道。感测其在空腔中的位置并根据位置变化对卫星进行补偿调整,消除大地测量效应。
为了测量爱因斯坦理论预测的微小角度,团队建造的4个陀螺仪,其旋转轴每小时偏离起点的角度不会超过千亿分之一度。相比之下战机与核潜艇中先进的地基陀螺仪的自转轴漂移比这个卫星的陀螺仪大七个数量级,超过一千万倍。因为重力探测器的陀螺仪转子内部非常平衡和均匀,没有任何轴承或支撑,在只有几个分子的真空中运行。在这个均质的3.81厘米纯熔融石英球体,抛光至几个原子层以内直到完全光滑。已被吉尼斯世界纪录数据库列为有史以来制造的“最”圆物体,其球形度仅次于中子星。