Europejska Agencja Kosmiczna z powodzeniem uruchomiła LISA Pathfinder, statek kosmiczny zaprojektowany w celu zademonstrowania technologii obserwacji fal grawitacyjnych w przestrzeni kosmicznej. Start odbył się w europejskim porcie kosmicznym w Kourou, Gujana Francuska na rakiecie Vega, o 4:04 GMT 3 grudnia (22:04 EST 2 grudnia 2015).
Fale grawitacyjne są zmarszczkami w strukturze czasoprzestrzeni, które zostały przewidziane przez Alberta Einsteina w jego ogólnej teorii względności. Jak dotąd, ponieważ są niezwykle małe i niezwykle słabe, fale grawitacyjne okazały się nieuchwytne. Technologia potrzebna do ich wykrycia jest bardzo czuła i dlatego trudno było ją sobie wyobrazić, zaplanować i zbudować.
Misja LISA Pathfinder testuje tylko technologię, aby sprawdzić, czy możliwe będzie wykrycie fal wywołanych przez grawitację, taką jak zderzenie dwóch czarnych dziur, supernowej lub gwiazdy z chwiejnym wirowaniem.
Takie zdarzenie powinno spowodować niewielkie zniekształcenie w strukturze przestrzeni i przewiduje się, że te drobne zmiany powinny być wykrywalne. Jednak dokładność potrzebna do wykrycia wszelkich fal grawitacyjnych jest niezwykła. Przykład tego, jak małe są fale grawitacyjne: zmarszczki emitowane przez parę orbitujących czarnych dziur rozciągnęłyby linijkę o długości miliona kilometrów o mniej niż rozmiar atomu.
LISA Pathfinder wykorzysta specjalistyczny laser i interfermeter do pomiaru odległości między dwiema swobodnie pływającymi kostkami złota i platyny, które zostaną uwolnione do dwóch oddzielnych komór próżniowych oddalonych od siebie o 38 cm. Pomiędzy tymi komorami znajdują się detektory interferometru. Kostki będą odpowiadały spadkowi swobodnemu, a zatem będą wolne od wszelkich działających na nie sił zewnętrznych i wewnętrznych, z wyjątkiem grawitacji. Detektory będą monitorować względne położenia kostek z dużą precyzją. Testy te położy podwaliny pod przyszłe obserwatoria fal grawitacyjnych w kosmosie.
Zobacz poniższy film, aby uzyskać szczegółowy opis i wizualizację działania LISA Pathfinder:
Pomaganie statkowi kosmicznemu w zachowaniu stabilności ma ogromne znaczenie dla wykrywania fal grawitacyjnych, dlatego w tej misji testowany jest również system NASA Disturbance Reduction System (DRS), technologia steru strumieniowego, która pozwala na ciągłą regulację pozycji statku kosmicznego, tak aby system pozostawał wyśrodkowany wokół kostki testowe. Za pomocą laserów położenie swobodnie unoszących się mas testowych zostanie zmierzone za pomocą interferometru z dokładnością do 100 000 szerokości ludzkich włosów.
Ponownie LISA Pathfinder nie wykryje bezpośrednio fal grawitacyjnych, ale zademonstruje technologie niezbędne do ich obserwacji. Statek kosmiczny przejdzie teraz sześciotygodniowy okres rozruchu, kierując się w stronę Lagrange Point L1, około 930 000 mil (1,5 miliona kilometrów) od Ziemi w kierunku Słońca. Następnie odbędzie się osiem miesięcy demonstracji technologii.
Jeśli wszystko pójdzie dobrze, przyszłe pełnoskalowe obserwatorium statków kosmicznych mogłoby korzystać z tego samego rodzaju czujników, ale byłyby one umieszczone w trzech pojedynczych statkach kosmicznych oddalonych o około 600 000 mil (1 milion kilometrów). Naukowcy mogliby następnie zmierzyć, w jaki sposób fale grawitacyjne zmieniają odległość między masami testowymi, co stanowiłoby różnicę w skali pikometrów (jeden pikometr to jedna bilionowa część metra).
Więcej informacji: Arkusz informacyjny Pathfinder ESA, JPL,
