检验爱因斯坦
在时空中航行
引力探测器B：
目的：卫星搭载的陀螺仪测量地球导致的测地线和惯性系拖曳效应
状况：科学结果预计在2006年中得到
优点：以高精度检验广义相对论的潜力，局域性
缺点：弱引力环境，复杂的技术，高额开支
突出点：目前为止，复杂的技术仍旧工作良好
这张合成图所示的引力探测器B沿一条周期483/4小时的近圆轨道在地球极地之上642千米处运行。这架航天器的大小与一辆小型公共汽车相当，重3100千克。（图片提供：Bob Kahn/Stanford University/NASA）
只要地球没有遮住引力探测器B的视野，其上搭载的望远镜就保持对准飞马IM（以圆圈圈出）这颗6等星（译注：因照片中星点过密，本人不敢保证此圈的位置是否准确，如有错误还请指教）。当地球在视野之中时，传统的陀螺仪和追踪系统会保持望远镜指向该引导星。（图片提供：藤井旭）
如同一艘航行在幽影行星引力场中的小船，引力探测器B（GP-B）目前正在环绕地球飞行。GP-B准备对广义相对论的两个关键预言，也就是测地线效应和惯性系拖曳效应进行严厉的检验。测地线效应是对大质量物体如何扭曲周围时空测地线的量度，这种情况类似于一个安放在蹦床上的保龄球。更微妙的惯性系拖曳效应是旋转的大质量物体随着旋转拖拉周围时空的方式，这就好比是在一碗糖蜜中旋转的球。
由NASA和斯坦福大学研制的GP-B在经过40余年的策划后，于2004年4月20日升空。首席科学家、斯坦福大学的Francis Everitt说：“引力探测器B既超常地精巧，又是超常地简单。”科学仪器包括4台悬浮在真空中的陀螺仪。Everitt说，这些大小与高尔夫球相当的陀螺仪转子比地面上最优秀的惯性导航陀螺仪至少稳定2500万倍。实际上，它们是人类加工出来的最完美的球体。
GP-B上搭载的一架光学望远镜忠实地指向6等引导星飞马IM，该星作为参考点，科学家可以根据它来测定陀螺仪自转轴指向。令人难以置信的是，GP-B可以测量小于0.5微角秒的偏差，这相当于从30千米外看一根人的头发。GP-B自2004年8月起获取科学数据，并可能在2005年7月系统冷却用超流氦消耗完毕之前几周的7月停止工作（译注：截至2005年8月，此卫星仍在工作中）。Everitt的小组计划在2006年中期公布其发现。
许多科学家对GP-B是否值得花费7亿美元的开支提出了质疑，而该计划曾多次面临取消。测月和卡西尼的测量已经以还算高的精度部分检测了相对论支配的测地线效应。测月和对黑洞周围热气体的X射线观测已经提供了惯性系拖曳的间接证据。而由于实验的技术复杂性，一个国家科学院的任务小组1995年总结道，“如果GP-B实验完全成功，但得出了与广义相对论预言有所偏差的结果，科学界几乎肯定不会去接受它，直到这些结果为重复的实验所证实为止。”
GP-B所有灵敏的设备都安置在杜瓦瓶（左上，图片提供：Russ Underwood/Lokheed Martin Corporation）内，瓶内充有2441升超流氦，使探测器被冷却到零下271.4摄氏度（只比绝对零度高出1.8摄氏度）。引力探测器B的14厘米Cassgrain望远镜（右上，图片提供：Russ Leese/Gravity Probe B/Stanford University）被锁定对准引导星飞马IM。（图中这架备份望远镜与GP-B所搭载的几乎一样。）航天器上的科研设备（包括望远镜和4台陀螺仪在内）是在一间10级超净室内组装的（左下，图片提供：Russ Leese/Gravity Probe B/Stanford University），以使实验实际上不会受任何尘埃的污染。引力探测器B的陀螺仪（右下，图片提供：Russ Leese / Gravity Probe B / Stanford University）内有高尔夫球大小的转子，它们由熔融石英制成，外镀金属元素铌。如果将其按比例放大到地球大小，最高的山峰只有2.4米高。当GP-B实验开始后，球体的自转轴将指向飞马IM。但由于地球引力导致的广义相对论效应，转轴应该会发生漂移。
此外，GP-B在去年10月被挖了一部分墙角，这次是意大利Lecce大学的Ignazio Ciufolini和马里兰大学巴尔蒂摩郡分校的Erricos C. Pavlis宣布他们已经直接测量了惯性系拖曳效应。10多年来，Ciufolini和Pavlis利用激光测距数据跟踪能反射光的LAGEOS和LAGEOS 2卫星。来自50余个地基跟踪站的科学家向这些小卫星发射激光脉冲，并以高于几毫米的精度测量与它们的距离。Ciufolini和Paclis分析了11年间的4000万个激光测距观测结果。与他们在1998年公布的结果不同，这两名物理学家为提高精度，使用了更好的地球引力场不规则分布图。他们发现由于惯性系拖曳，卫星的交点线每年进动了2米，这在1%的精度内与广义相对论的预言一致。该测量的误差在5%至10%之间。
但GP-B小组说，他们将以1%的误差范围测量惯性系拖曳，而这一水平的精度对于寻找与广义相对论偏差来说可能是必需的。理论预计测地线效应将使陀螺仪的自转轴每年变化6.6角秒多一点。惯性系拖曳导致的偏差要比这个数值小160倍，每年只有0.041角秒。
