Europejska Agencja Kosmiczna wydaje zgodę na budowę misji LISA na falach grawitacyjnych – Physics World

Europejska Agencja Kosmiczna wydaje zgodę na budowę misji LISA na falach grawitacyjnych – Physics World

Znacznik czasu: 1 lutego 2024 r. 10:55

Artystyczna wizja LISY
Fale w przestrzeni: LISA będzie składać się z trzech identycznych satelitów umieszczonych w trójkącie równobocznym w przestrzeni, przy czym każdy bok trójkąta będzie miał długość 2.5 miliona kilometrów – ponad sześciokrotność odległości między Ziemią a Księżycem (dzięki uprzejmości: EADS Astrium).

Połączenia Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) formalnie zatwierdził rozpoczęcie budowy kosmicznej misji polegającej na badaniu fal grawitacyjnych. Prace nad anteną kosmiczną interferometru laserowego (LISA) rozpoczną się w styczniu 2025 r., po wybraniu partnera branżowego do budowy statku. Oczekuje się, że LISA, której koszt szacuje się na 1.5 miliarda euro, zostanie wystrzelony w 2035 roku i będzie działać przez co najmniej cztery lata.

Fale grawitacyjne to zniekształcenia czasoprzestrzeni, które powstają, gdy masywne ciała, takie jak czarne dziury, ulegają przyspieszaniu. Zostali wykryci jako pierwsi w 2016 r. przez naukowców pracujących nad Obserwatorium Fal Grawitacyjnych Advanced Laser Interferometer (Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) (aLIGO) z siedzibą w Hanford w stanie Waszyngton i Livingston w Luizjanie.

LISA to obserwatorium fal grawitacyjnych składające się z trzech identycznych satelitów. Zostaną umieszczone w przestrzeni kosmicznej w trójkącie równobocznym, którego każdy bok trójkąta będzie miał długość 2.5 miliona kilometrów, czyli ponad sześciokrotność odległości między Ziemią a Księżycem.

Trzy statki będą wysyłać do siebie wiązki laserowe za pośrednictwem swobodnie unoszących się w powietrzu złotych kostek – każda nieco mniejsza od kostki Rubika – umieszczonych wewnątrz statku. System będzie w stanie zmierzyć odstęp między sześcianami z dokładnością do wielkości atomu helu. Tak subtelne zmiany odległości pomiędzy mierzonymi wiązkami lasera będą wskazywać na obecność fali grawitacyjnej.

Podczas gdy instrumenty naziemne mogą rejestrować fale grawitacyjne o częstotliwości od kilku Hz do kHz, misja kosmiczna może wykrywać fale grawitacyjne o częstotliwościach od 10-4-10-1 Hz na przykład z koalescencji supermasywnych czarnych dziur.

„Dzięki ogromnej odległości, jaką pokonują sygnały laserowe na LISA, oraz doskonałej stabilności jej oprzyrządowania, będziemy badać fale grawitacyjne o niższych częstotliwościach niż jest to możliwe na Ziemi, odkrywając zdarzenia o innej skali, aż do świtu czasu” – zauważa astrofizyk Nora Lützgendorf, który jest głównym naukowcem projektu LISA.

Kosmiczne wizje

25 stycznia Komitet Programu Naukowego ESA formalnie przyjął LISA, uznając, że koncepcja misji i technologia są „wystarczająco zaawansowane”.

W podjęciu tej decyzji pomogły wyniki badania Lisa Pathfinder, który został uruchomiony w 2015 r z dwuletnią misją mającą na celu zademonstrowanie kluczowych technologii wymaganych dla LISA.

LISA Pathfinder składała się z dwóch 2-kilogramowych odważników testowych wykonanych ze złota i platyny, które swobodnie unosiły się wewnątrz statku i były od siebie oddalone o 38 cm. Sonda zawiera również ławę optyczną o wymiarach 20 × 20 cm – zawierającą 22 zwierciadła i rozdzielacze wiązki – do pomiaru odchyleń w ich ruchach z dokładnością do jednej bilionowej metra.

W kwietniu 2016 r. ESA ogłosiła, że ​​LISA Pathfinder wykazał, że misja LISA jest wykonalna. Na przykład w 2017 roku naukowcy wykazali, że można z powodzeniem wyizolować masy testowe na statku kosmicznym od sił elektrostatycznych.

LISA jest częścią ESA Kosmiczna wizja długoterminowy plan nauki o kosmosie. W 2013 roku ESA zidentyfikowała „wszechświat fal grawitacyjnych” jako temat swojej trzeciej misji dużej klasy.

W 2017 r. LISA została wówczas wybrana jako trzecia misja dużej klasy. Pozostałe dwie misje to Odkrywca lodowych księżyców Jowisza, który uruchomiony 14 kwietnia 2023 r., oraz Zaawansowany teleskop do astrofizyki wysokich energii, którego uruchomienie planowane jest na rok 2037.

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki