Laser Interferometer Space Antenna

Evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA — розвинена космічна антена лазерного інтерферометра) — космічний проєкт для виявлення й точного вимірювання гравітаційних хвиль — дуже дрібних збурень простору-часу.

Художнє бачення концепції LISA

Головне завдання проєкту — це вимірювання гравітаційних хвиль шляхом застосування лазерної інтерферометрії. У проєкті заплановано залучити три космічні апарати, розташовані в кутах рівностороннього трикутника. Разом вони утворять масштабний інтерферометр Майкельсона з плечем близько мільйона кілометрів[1]. Сам трикутник буде нахилений до площини орбіти Землі під кутом 60 градусів. Для збереження трикутної форми фігури апарати будуть рухатись по орбіті, схожій на земну. При збуренні гравітаційною хвилею простору-часу між двома апаратами, невеликі відмінності у відносних довжинах плеча, викликані збуренням, буде можливо виміряти.

Історія

Спочатку це був спільний проєкт ESA та NASA, який мав назву LISA (від Laser Interferometer Space Antenna). 2008 року ESA повідомила про те, що проєкт перебуває на стадії розробки з попередньою датою запуску між 2015 та 2025 роками. Місія була однією з двох великих космічних програм, запланованих до реалізації впродовж 2010-х. Планувалося, що за 16 місяців після запуску апарати вийдуть на задані позиції та будуть працювати впродовж 2 років.

Однак на початку 2011 року НАСА повідомило, що залишає проєкт через брак коштів, виділених Конгресом[2]. ЄКА змінило назву проєкту на «evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA)». Тепер це третій за масштабом космічний проєкт ЄКА (після JUICE та ATHENA)[1]. Він розвивається спільними зусиллями восьми європейських країн за участі окремих фахівців зі США[3].

Докладне опрацювання проєкту мало тривати до 2020 року. Зокрема, у грудні 2015 року запущено космічний апарат-прототип LISA Pathfinder. Промислову реалізацію повномасштабного проєкту передбачено розпочати 2024 року, а його запуск заплановано на 2034 рік[1].

Технологія
Принцип вимірювання LISA

LISA складається з трьох супутників, які розміщені у формі рівностороннього трикутника. Вони слідуватимуть за Землею на віддалені близько 52 мільйонів кілометрів. Кожен із супутників складається з двох рухомих оптичних збірок, мета яких бути постійно направленими на інші два супутника. Кожна зі збірок містить телескоп, оптичну систему інтерферометра та тестову масу.

У кожній зі сторін цього трикутника відбувається подвійне вимірювання фази (яка є пропорційною відстані між супутниками). Окрім того, оскільки сонячний вітер та сонячне світло справляють на супутники значний негравітаційний вплив, кожен супутник нестиме так зване «пробну (тестову) масу». Вона не буде закріплюватись усередині супутника, а перебуватиме у вільному стані. Тобто окрім вимірювання відстані між супутниками буде відбуватись в додаток вимірювання фази (відстані) між супутником і тестовою масою. Сигнал суми змін фаз між тестова маса - супутник, супутник- супутник, супутник- тестова маса в подальшому аналізуються на присутність сигналу гравітаційних хвиль.

Методом вимірювання фази є гетеродинна інтерферометрія. Потужний пучок (близько 1.5 Вт) з довжиною хвилі 1.064 мкм посилається до іншого супутника через чотирьохдзеркальний телескоп. В той же час, тим же телескопом приймається пучок від іншого супутника (близько 500 пВт) в іншій поляризації та з дещо іншою довжиною хвилі (суть гетеродинної інтерферометрії). Вимірювання фази інтерференції отриманого і локального пучка (3 мВт) виконується за допомогою синхронного підсилювача.

Загальний огляд

Інтерферометр Майкельсона має L-подібну форму з двома плечима, на кінці кожного з яких розташоване дзеркало, в центрі розташоване джерело світла, променеподілювач та суматор. Для формування плечей інтерферометра потрібно три апарати, по одному в кожен кут, утворюваний плечима інтерферометра. Кожен супутник матиме дві оптичні системи, спрямовані на два аналогічні апарати (під кутом 60 градусів між ними). Таким чином, трьома однаковими апаратами буде утворено два незалежних інтерферометри. Це спрощує створення, тестування та розгортання системи, оскільки всі три апарати ідентичні між собою. Також це зумовить більшу точність отриманих у майбутньому даних: розташування у вигляді рівностороннього трикутника сприятиме більшій чутливості під час вимірювання гравітаційних хвиль.

Для усунення сил негравітаційного походження, таких як тиск світла та сонячний вітер, кожен апарат сконструйований за концепцією космічних апаратів із вбудованою системою мікрокорекції орбіти, так звані zero-drag satellites. Космічний апарат захищатиме від стороннього впливу пробне тіло, яке вільно розміщене в нього всередині[4]. Кінець кожного плеча інтерферометра в апараті визначається дзеркальною поверхнею, відлитою зі сплаву платини та золота у співвідношенні 25 до 75%[джерело?]. Для вимірювання позиції пробного тіла відносно апарату застосовуватимуться конденсатори, а на борту буде встановлено прецизійні двигуни для корекції траєкторії супутника.


Див. також

Джерела
  1. Selected: The Gravitational Universe - ESA decided on next Large Mission Concepts. eLISA Gravitational Wave Observatory. 27 листопада 2013. Архів оригіналу за 03.12.2013. Процитовано 30.11.2015.(англ.)
  2. Sean Carroll (6 квітня 2011 3:49 pm). NASA Gives Up on LISA. Cosmic Variance. Процитовано 30.11.2015.
  3. eLISA Partners & Contacts. eLISA Gravitational Wave Observatory. Архів оригіналу за 05.12.2013. Процитовано 30.11.2015.
  4. eLISA Mission: Key Features. eLISA Gravitational Wave Observatory.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.