Текат тестовете на сондата LISA Pathfinder (LP) на Европейската космическа агенция (ESA), която стартира на 3 декември от Куру, Френска Гвиана, и ще се занимава с изучаването на гравитационните вълни. LP достигна работното си място на 22 януари и се намира около първата *точка на Лагранж.
ESA обяви на 24 февруари, че са освободени от всички захвати двата златно-платинени куба и остава малко време преди началото на научната програма на полета.
Тестовете на космическия апарат, оборудването и технологиите продължават. Освобождаването на кубчетата се смята за най-трудната операция, но протече успешно. Двойката идентични златно-платинени кубчета с размер на страната 46 mm свободно плават на разстояние от няколко милиметра от стените на херметични контейнери, разположени на разстояние 38 см един от друг. Те ще служат за измерване на свръхфините премествания - индикатор на преминаване на гравитационна вълна.
*Точките на Лагранж или L-точките са точки в система от две масивни тела и трето тяло с незначителна маса, между които няма други сили освен гравитацията. Намирайки се в тази точка третото малко тяло може да остане неподвижно спрямо пъритв две тела.
Какво се случи досега
Изстрелването на 3 декември от Куру, Френска Гвиана:
След извеждането на опорна орбита двигателят в рамките на две седмици изтласка в апогея на орбитата на сондата и след шестия импулс, LISA достигна след шест седмици до точката L1 на Лагранж на системата Слънце - Земя:
По пътя ускорителният блок отпада и сондата коригира орбитата си, за да достигне на траектория около точката L1:
LISA Pathfinder е на целева орбита от 22 януари. Последната новина е освобождаването на двете кубчета от сплав от злато и платина, движението на които ще се определя от ефектите от гравитацията.
За да разберем как тези блокчета ще измерват гравитацията, трябва да се каже повече за конструкцията на апарата.
Конструкция
Конструктивно сондата LISA Pathfinder (Laser Interferometer Space Antenna - Космическа антена за лазерна интерферометрия) е шестоъгълник, изработен от композитни панели с обща маса 1900 кг.
От горе до долу: слънчев панел, основен елемент на инструмента LTP в несглобен вид, тлакащ блок.
Главният научен инструмент е устройство, наречено Lisa Test Package Core Assembly:
От двете страни са двата 46-милиметрови куба от сплав от злато и платина в индивидуални вакуумни контейнери. Кубчетата са полирани и служат за измерване на разстоянието между тях.
Едно от кубчетата. Полукръглите вдлъбнатини са местата за закрепване на системата за фиксация, снета на 3 февруари, пирамидалната вдлъбнатина в центъра е мястото за закрепване на втората фиксираща система и едновременно точката за измерване на разстоянието
В центъра е лазерен интерферометър с 22 огледала и разделител на лъча, който ще измерва преместването на кубчетата с точност 0,01 нанометра.
Пълната маса на LTP Core Assembly е около 120 кг.
Едно от сложните технически предизвикателства, което е трябвало да решат разработчиците е създаването на система, която е в състояние да издържа на удари и вибрации по време на извеждането в орбита, без да се наруши точността на измерванията.
Затова процесът на освобождаване на кубчета се провежда на три етапа. Първо се снемат фиксаторите на първия етап (Caging Mechanism). След това много по-точните фиксатори на втория етап (GPRM) ще бъдат премахнати с точност 200 микрометра по всички оси, придавайки на кубчетата скорост не повече от 5 микрометра в секунда. С тази скорост кубчетата ще могат да се приближат до стените за не по-малко от половин час. Едновременно с освобождаването на лостчетата на втория етап се включва електростатично поле, което ще държи кубчетата, без да им дава възможност да докоснат стените. Накрая ще бъде премахнато електростатичното поле постепенно, за да "увиснат" кубчетата в максимално свободно падане.
Но "увисването" на кубчетата е само половината от задачата. Работата е там, че на спътника ще въздействат случайни сили. Дори порив на слънчевия вятър от слънчевите изригвания е достатъчен сондата да започне да се движи спрямо кубчетата. Необходимо е на първо място да се определи това отместване и на второ място да се компенсира с реактивните микродвигатели. За да направи това, Lisa Pathfinder има две системи: LTP FEEP и DRS.
FEEP (Field Effect Electric Propulsion) е електрическа система за движение с помощта на полеви ефект - системата е експериментална, тя ще тества два типа двигатели - процепен и иглов:
Игловите двигатели са вляво, а процепните - вдясно.
В процепния двигател се използва полева емисия на нагрят до точката на топене цезий (≈ 29ºC). Игловите двигатели се използва разтопен индий (≈ 156ºC). И двата двигателя произвеждат тяга от порядъка на микрограми, а общата им тяга е сравнима с теглото на комар.
DRS (Disturbance Reduction System) е система, доставена от НАСА. Поради ограничения в бюджета на НАСА, тя не разполага със свръхпрецизни акселерометри и ще използва данните на LTP. Двигателите са сравними по тяга с FEEP, но използват като работна среда йонна течност.
Двигателите DRS
Според плана на полета апаратът трябва да работи 180 дни - 90 дни на LTP FEEP, 60 дни на DRS (с по-малко точни сензори) и 30 дни съвместна работа, когато LTP ще контролира двигателите DRS.
Цялата тази сложна и прецизна техника е необходима, за да се определи преместване на кубчетата от порядъка на нанометри и максимално да ги изолира от всички възможни смущения, защото гравитационни вълни предиозвикват наистина изключително малки отмествания.
eLISA
LISA Pathfinder е технологичен демонстратор. Пълноценният детектор, наречен Evolved LISA (eLISA) ще се състои от три спътника и освен точното измерване на преместването на кубчетата трябва да измерва с много висока точност разстоянието между спътниците:
В космоса няма проблем да се осигури голяма дистанция между отделните спътници. За този проект тя ще е от 1 до 5 милиона километра, коeто очевидно не може да бъдe постигнато на Земята. Движейки се по орбитата, триъгълникът, оформен от сондите ще променя своята равнина и ще може да улови гравитационните вълни от различни посоки:
Този детектор ще може да определи въртенето на компактни двойни звезди, падащи звезди в черни дупки, въртенето на двойки черни дупки от съседните галактики, както и да позволи да надникнем в младата Вселена, когато материята все още не е пропускала светлина (според съвременните възгледи Вселената става прозрачна за фотоните 380 000 години след Големия взрив). Смята се, че тя може да потвърди или отхвърли теорията на струните.
Друго предимство на детектора eLISA е, че той ще работи на различна честота от детектора на Земята LIGO, допълвайки неговите наблюдения.
Какво предстои
След последните тестове LP ще започне своята научна мисия на 1 март, за да провери технологията, позволяваща да се регистрират гравитационни вълни от космоса, за откриването на които учените от наземната обсерватория LIGO наскоро обявиха. Това откритие потвърждава, че наземните станции могат да откриват високочестотни гравитационни вълни, идващи от такива космически събития, като например сливането на неутронни звезди или черни дупки. Но за да се наблюдават нискочестотни гравитационни колебания в пространството, идващи от различни астрономически източници като свръхмасивни черни дупки в центъра на големите галактики, може само от космоса.
Но според сегашните планове разполагането на тройката спътници еLISA е насрочено чак за 2034 година. Да се надяваме, че скорошният успех в откриването на гравитационни вълни ще накара политиците да гласуват финансирането на проекта и сроковете да бъдат съкратени.
Още по темата
Космос
Една огромна звезда е породила двойката черни дупки, генерирали гравитационните вълни
Физика
5 неща, които не знаете за гравитационните вълни, обяснени от физика Рет Алън
Космос
Китай ще похарчи 2,3 млрд долара за изучаване на гравитационните вълни
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари