ЕКА объявило об успешном завершении анализа миссии LISA Pathfinder
Европейское космическое агентство (ЕКА) сообщает, что оно создало «самое тихое место в космосе» в рамках своего плана изоляции от связанных с Землей помех. Такого рода волны уменьшают способность обнаруживать гравитационные поля, что значительно затрудняет работу большинства исследовательских инструментов.
В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, ученые ESA во главе с Мишель Армано из Университета Тренто, Италия, сообщают о конечных результатах миссии LISA Pathfinder — эксперименте, который обошелся в 400 миллионов евро и стартовал в декабре 2015 года. «LISA» обозначает космическую антенну для лазерного интерферометра. Миссия заключалась в создании специально построенного космического корабля — по сути, беспилотной лаборатории.
Миссия LISA Pathfinder завершилась 18 июля 2017 года, но анализ полученных данных длился более семи месяцев. Это связано с колоссальным объемом информации, которую необходимо было проанализировать. Теперь может быть реализована одна из самых амбициозных миссий ЕКА. Это будет полномасштабная установка LISA, состоящая из трех спутников, расположенных в треугольной формации, на расстоянии 2,5 миллиона километров друг от друга и связанных лазерными лучами. Спутники будут ориентированы на обнаружение мини-искажений, создаваемых гравитационными волнами.
Запуск миссии LISA назначен на 2034 год, хотя руководители ESA признают, что требования для реализации проекта превосходят пределы возможностей современных технологий. Иными словами, предстоит провести ряд исследований и экспериментов, чтобы разработать необходимые инструменты и аппараты.
Причина использования мощного средства обнаружения на основе космических аппаратов объясняется тем, что гравитационные детекторы, расположенные на Земле, такие как гравитационно-волновая обсерватория лазерного интерферометра (LIGO), не могут полностью избежать помех от источников наземного шума, таких как сейсмическая активность. Несмотря на это, наземным обсерваториям удавалось обнаруживать гравитационные воны от масштабных движений во вселенной, к примеру, от столкновения черных дыр и нейронных звезд. В то же время, посредством использования космических обсерваторий, точность таких данных будет значительно выше, как и чувствительность используемого оборудования. Так ученые прогнозируют, что смогут идентифицировать даже небольшие источники гравитационных волн и аномалий.
Земные обсерватории направлены на сбор сигналов в сравнительно узком диапазоне высоких частот — от 10 до 1000 герц. Это означает, что они не могут уловить гравитационные волны, создаваемые сверхмассивными черными дырами, которые, как прогнозируется, находятся в диапазоне от 0,00002 до 0,1 герц, и тем более волны, составляющие часть космологического фона (генерируемого 13,8 млрд. лет назад).
Чтобы иметь возможность их обнаружить, оборудование должно работать в условиях, которые являются практически бесшумными, и именно для этого приходит миссия LISA Pathfinder, поскольку доказательством концепции является то, что измерительное оборудование может быть полностью изолировано от всех шумов, даже созданных молекулами, сталкивающимися друг с другом.
В корабле миссии LISA Pathfinder содержалось пустое пространство, в котором находились два двухкилограммовых свободно падающих куба, связанных лазерами. Само судно, находящееся на орбите, контролировалось крошечными двигателями, которые защищали пустоту от помех, создаваемых давлением солнечной радиации и частицами, приводимыми в движение солнечным ветром.
Прогрессивные корректировки бортового оборудования позволили исследователям сосредоточиться на чувствительных частотах ниже одного герца. Одна из проблем заключалась в том, чтобы воздействовать на остаточный газ, покидающий корабль — на то, чтобы уменьшить показатель этих помех до допустимого уровня, ушло около нескольких месяцев.
В научной статье исследователи сообщают, что к концу миссии LISA Pathfinder смог обнаружить шумы до частоты в 0,00002 герца — в пределах диапазона, необходимого для полномасштабной миссии LISA. Это означает, что как только «треугольник» спутников в конечном итоге будет запущен, он сможет обнаружить очень ранние признаки слияния черных дыр, спрогнозировав их за несколько недель до возможного столкновения.
