Als schwaches Äquivalenzprinzip stellt sich diese experimentell überprüfte Annahme auch Untersuchungen im Weltall: Mit der Satellitenmission Microscope, die von 2016 bis 2018 ihre Messungen im Orbit ausführte.
Die Hauptinstrumente waren zwei Differentialakzelerometer. Eines bestand aus zwei zylindrischen und ineinanderliegenden Testmassen aus unterschiedlichen Materialien (orange und gelb im Bild). Wenn das schwache Äquivalenzprinzip verletzt wäre, würde eine periodische Kraft diese beiden Zylinder mit der Rotation des Satelliten relativ zueinander bewegen. Die Schwerkraft FG, die zum Erdmittelpunkt zeigt wird im Orbit nämlich gerade durch die Zentrifugalkraft FZ aus der Orbitalbewegung um die Erde ausgeglichen.
Eine Bewegung würde bedeuten, das die mit der Gravitation verbundene schwere Masse und die mit der Zentrifugalkraft wirkende Träge Masse je nach Material unterschiedlich wären – eine Verletzung des schwachen Äquivalenzprinzips.
Im zweiten, formgleichen Referenzakzelerometer bestanden die zylindrischen Massen aus gleichem Material. Hier sollte aufgrund einer Verletzung des schwachen Äquivalenzprinzips keine relative Bewegung der Massen zu beobachten sein.
Versetzt man den Satelliten in eine Rotationsbewegung mit geeigneter Rotationsfrequenz, so verschiebt man das gesuchte Signal, also die periodische Relativbewegung der beiden Testmassen aus unterschiedlichem Material, in sehr rauscharme Frequenzbereiche verbessert somit die Qualität der wissenschaftlichen Daten.
Gegenüber Tests auf der Erde haben Satellitentests mehrere Vorteile:
- Es steht das volle Gravitationsfeld der Erde zur Verfügung.
- Schwache Signale können wegen sehr langer Freifallzeiten akumuliert werden.
- Es gibt kein seismisches Rauschen.
- Man kann alle Freiheitsgrade im Weltraum ausnutzen.
All diese Vorteile wurden mit dem Design der Microscope-Mission ausgenutzt und führten in Summe zu einer um zwei Größenordnungen verbesserten Bestätigung der Gültigkeit des schwachen Äquivalenzprinzips.