Миссия LISA Pathfinder попытается обнаружить пространственно-временные волны

Москва, 22:38, 23 Ноя 2015, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Существует много обсуждений миссии LISA Pathfinder, призванной проверить, сможет ли замысловатая технология обнаружить волны в пространстве-времени.

Стартующий 2 декабря 2015 года, космический корабль стоимостью 1 миллиард евро, это долгожданный тест-драйв для космической обсерватории Европейского космического агентства (ESA). Миссия будет отслеживать крупнейшие объекты во Вселенной, включая слияние сверхмассивных черных дыр и столкновения между галактиками, по пространственно-временным волнам, которые они создают.

Впервые предсказанные Альбертом Эйнштейном почти 100 лет назад, как часть его Общей теории относительности, такие гравитационные волны никогда не наблюдались непосредственно, не говоря уже об использовании для изучения космоса.

Наземные обсерватории охотились на эти волны, но и космическая база могла бы тоже поискать их на другом конце волнового спектра. Это подобно использованию одновременно и радиотелескопа, и оптического. Результаты будут гораздо богаче и интереснее, ибо Вселенная чрезвычайно разнообразна.

В идеале, можно было бы пытаться растягивать и сжимать пространство за счет отражения лазерных лучей от трех масс, плавающих в свободном падении, каждая из которых отдалена от других на «каких-то» пять миллионов километров. Поскольку массы были бы защищены от всех остальных внешних сил, только гравитационная волна нарушила бы синхронность их нисходящего движения — что повлияло бы на частоту лазера.

LISA Pathfinder (Лазерный Интерферометр Космическая Антенна) — концепция, лежащая в основе гравитационно-волновой обсерватории. Это менее масштабная копия этого же грандиозного эксперимента. Стоимостью в 400 миллионов евро, она использует всего две массы — каждая из которых представляет собою куб из золота и платины в два килограмма, разделенные всего 38 сантиметрами, что позволяет им поместиться внутри космического корабля.

Установка недостаточно чувствительна, чтобы обнаружить гравитационные волны. Напротив, ее цель — показать, что массы могут быть полностью изолированы, и что любые отклонения в их относительном движении может быть измерены с точностью пикометра. «Мы упускаем пять миллионов километров, ну и что?» говорит ученый Пол Макнамара. «В значительной степени все, что может повлиять на нашу способность измерить гравитационные волны — находится здесь».

С момента запуска с космодрома в Куру, французская Гвиана, до конца своего последующего восьминедельного путешествия, массы останутся прикрепленными. Но по прибытии на орбиту вокруг устойчивой точки между Солнцем и Землей, называемой «точкой Лагранжа 1», или L-1, около 1,5 миллиона километров, кубики будут аккуратно выпущены плавать внутри корабля.

Оказавшись в свободном падении, «задача состоит в том, чтобы изолировать этот маленький куб от всего вокруг, так что единственное, что он видит — пространство-время», — поясняют ученые. Ожидается возмущение давления от солнечной радиации и блуждающих магнитных полей. Оборудование настолько точное, что оно должно обнаружить даже силу, равную весу маленькой земной бактерии.

Еще одним необычным элементом является то, что основные грузы — кубики — определят траекторию космического аппарата, а не наоборот. При выходе на орбиту вокруг L-1 и падая в невесомости, LISA Pathfinder развернет чрезвычайно чувствительные приборы – микротрастеры. Двигатели будут следить за позициями кубиков, поддерживая парение корабля вокруг кубиков, не давая им коснуться его бортов, что является чрезвычайно сложным предприятием.

Заключительным этапом миссии, станет применение бортовых инструментов для настройки внутренней температуры, магнитного и электростатического полей, чтобы увидеть, как такие изменения влияют на кубики. «Мы хотим узнать все, что можем про физику плавающего тела, и все, что мы узнаем, поможет установить обратную связь дизайна будущей миссии», — говорит Пол Макнамара.