Запуск космической антенны, использующей принцип лазерного интерферометра (LISA)

Laser Interferometer Space Antenna (LISA) – гравитационно-волновая обсерватория, запущенная Европейским космическим агентством. Этот проект является третьим из трех больших миссий «Космического Видения» (Cosmic Vision) – программы фундаментальных космических исследований, которая включает в себя также запуск двух других космических аппаратов: для исследования ледяных лун Юпитера – Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), запущенный в 2022 году и Передовой телескоп для астрофизики высоких энергий (ATHENA), развернутый в 2028 году.
 
LISA разработана для исследования с предельной точностью гравитационных волн – «отрывающихся» от источника гравитации и свободно распространяющихся в пространстве волн, приводящих к изменению (возмущению) гравитационного поля в окружающем пространстве (т. н. «рябь пространства-времени»). Ввиду относительной слабости (по сравнению с прочими) гравитационных сил, эти волны должны иметь весьма малую величину, с трудом поддающуюся регистрации.
 
Проект LISA нацелен на исследование гравитационных волн посредством лазерной интерферометрии на астрономических расстояниях. Измерения будут проводиться при помощи трёх космических аппаратов, расположенных в вершинах правильного треугольника. Две стороны этого треугольника длиной 5 миллионов километров, проходящих по схожей с Земной гелиоцентрической орбите, будут образовывать плечи гигантского интерферометра. Когда гравитационная волна искажает структуру пространства-времени между двумя космическими аппаратами, появляется возможность измерить относительные изменения длины плеч интерферометра по сдвигу фазы лазерного луча, несмотря на малость этого эффекта. Лазерная интерферометрия используется, чтобы контролировать колебания относительных расстояний между ними, с разрешением всего в 20 пикометров (20 триллионных метра, что меньше, чем атом гелия).
 
Целью проекта является не только детектирование гравитационных волн, но и измерение их поляризации, а также направления на их источник. Таким образом, в конечном итоге цель проекта — построение карты неба с угловым разрешением порядка нескольких градусов путем исследования низкочастотного гравитационного излучения. В случае успешной работы эксперимента в течение нескольких лет, разрешение для источников высокочастотных гравитационных волн (с периодами менее 100 секунд) может быть улучшено до нескольких угловых минут
 
Для устранения негравитационных сил, таких как давление света и солнечного ветра на пробных массах, каждый космический аппарат выполнен как спутник с нулевым сопротивлением, позволяющий эффективно «плыть» вокруг масс, начинённый специальными сенсорами для определения относительной позиции, с сверхточными двигателями, что позволяет всё время оставаться правильно ориентированным.
 
Результаты предыдущих поисков гравитационных волн в космосе были проведены в течение коротких периодов планетарных миссий с другими первичными целями (Например, Кассини-Гюйгенс), с помощью микроволновых доплеровских радаров, позволяющих измерить колебания расстояния между Землёй и  кораблём. Но Миссия LISA использует лазерную интерферометрию для достижения гораздо более высокой чувствительности. Другие антенны работают на Земле, но их чувствительность на низких частотах сильно ограниченна из-за сейсмического шума, помехи от близлежащих движущихся масс.
 
Прохождение гравитационных волн поочередно сжимают и растягивают объекты на ничтожную величину. Эти волны вызваны энергетическими событиями во Вселенной, такими, как массовые слияния черных дыр в центре галактики, черные дыры, потребляющие небольшие компактные объекты, как нейтронные звезды и белые карлики; взрывы сверхновой звезды; остатки на очень ранней стадии Большого взрыва и, возможно, теоретические объекты, как космические струны.
 
Поскольку LISA является первой расположенной в космосе обсерваторией на основе детектора гравитационных волн, миссия добавляет совершенно новый смысл нашего восприятия Вселенной – её запуск позволяет астрономам «слышать» события так, как это невозможно было ранее и раскрывает многие важные явления, которые прежде были «невидимыми».
 

Год:

Тематика: