今週初め、フランスの「等価原理の観測のための補償付き小型衛星」、通称「マイクロスコープ」という気の利いた名前の衛星が、ソユーズロケットに乗って軌道に乗り、「重力質量と慣性質量が等しいと仮定する等価原理をテストする」というミッションを遂行した。
伝説によれば、1600年頃、ガリレオはピサの斜塔の頂上から質量の異なる球をいくつか落とし、重い物体は軽い物体よりも速く落ちるというアリストテレスの主張に異議を唱えたそうです。
その実験が実際に行われたかどうかは別として、ガリレオは、すべての物体（同じ重力場にある）は質量に関係なく同じ速度で落下するはずだと考えており、最終的には真空中では実際にそうなるだろうという結論に至った。
1971年に話が進み、アポロ15号の船長デビッド・スコットは、地球上では空気抵抗により羽根の落下速度はハンマーの落下速度よりも遅くなるが、「ガリレオ氏の発見は正しかった」ことを実証する絶好の機会を得た。
フランスの宇宙機関、国立宇宙研究センター（CNES）は次のように説明している。「これは自由落下の普遍性、あるいは重力と慣性質量の等価性と呼ばれるもので、後にアルベルト・アインシュタインが等価原理として述べ、一般相対性理論の基礎としたものです。」
宇宙飛行士がハンマーや羽根を落とす様子は素晴らしいビデオになるが、そのような娯楽では等価原理を絶対的にテストできるほどの正確さは得られない。
CNES は次のように詳しく説明しています。「この原理は最近 10 -13程度の精度で検証されましたが、それでもなお、この原理は、重力と基本的な核相互作用および電磁相互作用を調和させようとする新しい理論によって限界まで押し進められており、非常に弱いレベルでは破られる可能性があると予測されています。
マイクロスコープ衛星はこれらの限界をさらに探査し、10の-15乗程度の精度で原理を検証します。宇宙では、地球上で発生する摂動（特に地震による摂動）から保護された軌道上の衛星上で、ほぼ完全かつ永続的な自由落下状態にある2つの物体の相対運動を数か月にわたって研究することが可能です。
マイクロスコープの中核を成すのは、重要な T-SAGE (重力実験用ツインスペース加速度計) 装置であり、2 つの差動加速度計を比較します。1 つは「異なる材料 (プラチナとチタン) で作られたテスト質量」、もう 1 つは「測定基準」として機能する 2 つのプラチナ テスト質量です。
T-SAGE 装置。写真: CNES / ジラール・セバスチャン
CNESは次のように述べています。「機械部分は主に、6自由度を持つ2つの同心円筒形の質量体で構成されています。同じ加速度計の2つの質量体の動作原理は同様で、シリカ製のケージの中央で静電気力（静電浮上）によって制御されます。環境の変化によって引き起こされる質量体の位置と姿勢の変化は、静電容量検出器によって測定されます。」
これらの測定は、制御ループを通じて、シリカシリンダーに埋め込まれた電極に張力を発生させ、プルーフマスの周囲に分散させます。この張力は静電気力に変換され、プルーフマスの位置と向きを維持します。この張力の測定により、プルーフマスの加速度を導き出すことができます。
T-SAGE は、熱的および機械的に保護するために、衛星内のペイロード ブロック「コクーン」に収納されています。
スナッグ：顕微鏡のペイロードブロック
マイクロスコープの「姿勢および加速度制御システム」（AACS）の主要部分を形成する8つの窒素マイクロスラスタは、純粋な重力運動を達成するために、「残留大気および光子の影響による太陽圧力」などの非重力力に対して衛星が安定していることを保証します。
CNESは次のように説明している。「定常状態では、推進システムは非重力の力とちょうどバランスを取り、試験質量はケージ内でほぼ自由に浮遊します。」
ガリレオ氏の発見が本当に正しかったかどうかは、まだ明らかになっていません。CNESは、もし「マイクロスコープ」が極微弱なレベルで等価原理に反することを証明すれば、「物理学の根幹を揺るがす出来事」となるだろうと指摘しています。®
