Всичко, което трябва да знаете за ESA LISA Pathfinder Mission

За по-малко от месец Европейската космическа агенция ще стартира космическата сонда LISA Pathfinder, за да положи основите на дръзкия план за изследване на гравитационните вълни в космическото пространство от около 20 години. Мисията беше одобрена през ноември 2000 г. и отне 15 години, за да достигне старта. Ето всичко, което трябва да знаете за това невероятно смело начинание.

LISA е съкращение от Laser Interferometer Space Antenna. Цялата мисия всъщност е част от по-голяма концепция - „развита LISA“ или eLISA - за изграждане и експлоатация на обсерватория в космоса, която може директно да изследва гравитационните вълни. Целта на откривателя е да тества технологии, които ще бъдат използвани за eLISA към момента че Мисията ще стартира през 2034 г. В крайна сметка усилието ще струва на ЕКА повече от 420 милиона долара.

Мисията на LISA Pathfinder ще постави две тестови маси в почти перфектно гравитационно свободно падане и ще измерва тяхното движение, за да покаже, че свободно падащите тела следват геодезически - прави линии в извито пространство - в пространството-време. Това изисква някои от най-прецизните инструменти, създадени някога, включително най-съвременните инерционни сензори, лазерна метрологична система, управление без влачене и микро-задвижваща система за изключително прецизно движение.

В случай, че това не звучи достатъчно удивително, има и още.

Досега учените са изучавали предимно Вселената чрез наблюдение на електромагнитни вълни, като видима светлина, инфрачервена и ултравиолетова светлина, радиовълни и рентгенови лъчи и гама лъчи. Целта на цялата програма LISA е да ни позволи да наблюдаваме вселената чрез откриване на гравитационни вълни: вълни в пространството-време, очертани от теорията на общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. Те съществуват навсякъде във Вселената, но никога не са били открити директно от изследователите. Точно изучаване на тези вълни - само наистина възможно в вакуум с нулева гравитация - може най-накрая да хвърли светлина върху много от пространствено-времевите явления, за които все още знаем много малко, като черните дупки.

Освен научните последици, съществуват и големи технологични причини, поради които светът ще обръща внимание на следотърсача LISA. Инерционните сензори на сондата ще могат да наблюдават движения, които са толкова малки, колкото 46 милиметра. Когато корабът започне да се отдалечава от нулевата си позиция, системата за управление активира микро-нютоновите тласкачи - за първи път тази система за задвижване някога ще се използва от ESA - за центриране на плавателния съд.

Освен това пътепоказателят ще може да открива движенията на тестовата маса като една милионна част от милиметъра и относителни движения на двете тестови маси до една хилядна от една милионна част от милиметъра.

Когато LISA Pathfinder най-накрая стартира на 2 декември, той ще пътува до орбита с ореол 310 600 и 497 000 мили ширина, 932 000 мили от Земята. Оперативната фаза на мисията следва да бъде около шест месеца, но може да бъде удължена с още една година, за да се проведат повече измервания, свързани с общата теория на относителността.

Макар че тази мисия може и да не генерира натрапчивото проучване на НАСА за Марс, то сега би могло да бъде много по-задълбочено в космическото и физическото изследване. Ако тестовете на LISA Pathfinder са успешни, това означава, че ще бъдем една стъпка по-близо до виждането на хората да изграждат обсерватория, която работи в космоса. Това означава, че най-накрая ще можем да наблюдаваме нещо, за което най-големият физик в света можеше само да теоретизира. Само преди две десетилетия това беше немислимо. До 2034 г. тя би могла (надявам се) да бъде реалност.