Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 16.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Эксперимент LISA Pathfinder готов исследовать из космоса эффект гравитационных волн

Эксперимент LISA Pathfinder готов исследовать из космоса эффект гравитационных волн
shortstoryf

3 декабря 2015 года с космодрома Куру был запущен зонд LISA Pathfinder, цель работы которого состоит в исследовании и тестировании передовых технологий, разрабатываемых для наблюдения гравитационных волн, находясь в условиях космического пространства. Как известно, эти волны являются колебаниями ткани пространства-времени, возникающие в процессе эволюции экзотических астрономических событий, таких как взрывы сверхновых звёзд или слияния двух чёрных дыр. Недавно специалисты из коллаборации LIGO заявили, что с помощью наземной обсерватории впервые сумели зарегистрировать гравитационные волны.

Однако, если человечество смогло бы вывести на орбиту обсерваторию, которая чувствительна к этой «ряби» пространства-времени на более длинных волнах электромагнитного спектра, чем на Земле, то такой прибор стал бы передовым инструментом в этой новой области исследования самых мощных и энергетически сильных событий Вселенной. Зонд LISA Pathfinder как раз и предназначен для отработки некоторых методов исследования этих явлений.

В частности, эта лаборатория разработана для того, чтобы получить идеальное состояние свободного падения. Для того чтобы добиться этого, на борту зонда находились две идентичных 2-килограммовые массы, представляющие собой кубы из сплава золота и платины. Они были отправлены в месте с аппаратом в космическое пространство, и теперь исследователи определяют, действительно ли они движутся только под действием одной лишь силы тяжести. Но, не стоит думать, что в условиях космического пространства это тривиальная задача. Понятно, что при падении в атмосфере тело испытывает на себе много различных влияний, самое главное из них — сила сопротивления воздуха. Космическое пространство лишено этих недостатков, но в нём присутствуют другие силы, которые совершенно незаметны на Земле: нарушить состояние свободного падения кубов может солнечный ветер. Именно поэтому эти экспериментальные образцы должны быть каким-то образом изолированы от этих негативных влияний. Для того чтобы понять, испытывают ли кубы на себе какое-то постороннее воздействие, аппарат LISA постоянно маневрирует с помощью микродвигателей, чтобы кубы не соприкасались со стенками камеры.

LISA Pathfinder

Зонд LISA Pathfinder на рабочей орбите. источник: ESA–C.Carreau

«Поскольку кубы должны находиться в свободном падении, само их состояние должно быть чрезвычайно стабильным, так как никакая другая сила попросту не потревожит их гравитационное движение. Только лишь гравитационная волна может заставить их колебаться», — Стефано Витале из университета Тренто в Италии.

Однако, лаборатория LISA Pathfinder неспособна самостоятельно обнаружить гравитационные волны. Расстояние между испытательными кубами составляет всего 38 сантиметров, что слишком мало, чтобы идентифицировать различия в их движении и выявить мелкие колебания ткани пространства — времени. Для того чтобы измерить мимолётное прохождение гравитационной волны, полноценная космическая обсерватория должна будет изучить тестовые кубы, находящиеся на расстоянии как минимум миллиона километров друг от друга. К тому же будущая лаборатория должна быть в состоянии выявлять отклонения между ними, сопоставимые с одной миллионной частью миллионной доли метра.

«Точность, которую мы должны достигнуть в будущих наблюдениях за гравитационным волнами из космоса, должна быть так высока, что от нас потребуется беспрецедентное понимание действия физических сил на этих тестовых объектах», — Пол Макнамара, научный руководитель миссии LISA Pathfinder.

LISA Pathfinder полезная нагрузка

Полезная нагрузка зонда LISA Pathfinder. Она включает в себя два куба, находящиеся в вакуумированных контейнерах. В каждом контейнере находится испытательная масса из сплава золота и платины. Между этими контейнерами расположилась оптическая интерферометрическая скамья в виде пластины размерами 20 на 20 сантиметров, состоящей из керамического стекла. На ней установлены 22 зеркала и многолучевая система, направляющая лазерные лучи, которые и позволят исследователями точно измерить движение, положение и ориентацию кубов в пространстве. таким образом зонд LISA Pathfinder впервые в истории исследует в космическом пространстве с помощью лазера летящее тело. Источник: ESA/ATG medialab

Именно в этом и заключается смысл миссии: после высвобождения кубов из механизма захвата и убедившись, что они находятся в самом близком к идеальному состоянию свободного падения, в последующие шесть месяцев исследователи проведут в изучении того, как они себя ведут в действительности. Для этого будут использованы неконтактные методы воздействия. Один эксперимент поднимет температуру окружающей среды вокруг кубов, разогрев то небольшое количество оставшихся молекул, чтобы понять, окажет ли это какое-то влияние на их поведение. В дополнении на них будут воздействовать всё увеличивающиеся магнитные и электрические силы. Это необходимо для того чтобы понять те цифры, которые способны отклонить испытательные предметы от состояния свободного падения.

«Наша цель состоит не только в уменьшении воздействия тех сил, о которых мы знаем, но также и в изучении остаточных эффектов, присутствующих в шуме космического пространства», — Карштен Данцманн, руководитель института Гравитационной физики имени Макса Планка.

Научная миссия зонда LISA Pathfinder официально стартовала 1 марта 2016 года. После формальных процедур наладки и тестирования, управление миссией было передано учёным, для которых она и предназначалась. Суммарное время работы миссии составляет примерно шесть месяцев, причём 90 дней будет отдано на отработку технологии LISA, а оставшиеся 90 дней будут отданы для исследований Disturbance Reduction System (DRS). DRS предназначен для исследования движения аппарата только в гравитационном полёте без воздействия других сил, а также для изучения возможности управления аппаратом с помощью микродвигателей. Этих экспериментов окажут существенное влияние на дальнейшее развитие космической программы Европейского Космического Агентства, апофеозом которой станет создание крупной космической обсерватории по изучению гравитационных волн во Вселенной.

По информации Европейского Космического Агентства.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google