“最”圆的球用在卫星上，1马赫氦气流吹，误差仅为千亿分之一度

主要观点总结

本文主要介绍了人类制造的“最”圆的石英球及其在重力探测器B中的应用。这些石英球的高圆度是为了减少陀螺仪旋转的影响，并在太空实验中对广义相对论进行测试。

关键观点总结

关键观点1: 石英球的特性及制造背景

这些石英球只有乒乓球大小，表面的弧度误差小于10纳米，被用于重力探测器B中。它们由熔融石英制成，并涂有极薄的铌层。其高圆度是为了减少对陀螺仪旋转的影响，陀螺仪通过电场悬浮并使用1马赫的氦气流旋转。

关键观点2: 重力探测器B的简介及功能

重力探测器B是一颗高度为650公里的卫星，用于测量地球周围的时空曲率，并测试广义相对论的两个未经验证的预测。它携带了4个在液氦中旋转的陀螺仪，通过准确地测量这些陀螺仪旋转方向的微小变化来实现其功能。

关键观点3: 解决的设计难题及技术创新

为了解决如何将转子悬浮、保持旋转以及如何读出未标记的球体的旋转方向等设计难题，设计人员采用了超导性作为基于超导量子干涉装置的无干扰指针读数的基础，并使用三对碟形电极悬浮转子。此外，他们还在转子上涂上了一层超薄的铌层以感测其旋转。

关键观点4: 陀螺仪的工作原理及挑战

陀螺仪的工作原理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旋转。在轨道上，球体的位置被感测并根据位置变化进行补偿调整。为了测试爱因斯坦的广义相对论，陀螺仪需要测量微小的角度变化，这需要非常高的精度和复杂的技术。

文章预览

    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。     2004年4月20日美国发射了1颗卫星，叫做重力探测器B，目前已经报废了，用来测量地球周围的时空曲率，测试广义相对论的两个未经验证的预测：大地测量效应和参考系拖动。通过准确地测量4个陀螺仪旋转方向的微小变化来实现的，这颗卫星在高度650公里轨道运行，直接穿过两极。     ………………………………