Впечатление художника от оптического настольного интерферометра LISA. Фото: AEI/MM/exozet
LISA, космическая антенна лазерного интерферометра, прошла серьезную проверку: вся концепция — от определения общей миссии и операций до создаваемого космического оборудования — выдержала тщательную проверку рецензентов ЕКА.
Теперь Комитет научной программы космического агентства (SPC) подтвердил, что LISA достаточно зрела и что разработка миссии может идти по плану. LISA должна выйти на орбиту в середине 2030-х годов.
Карстен Данцманн, руководитель Консорциума LISA, Института гравитационной физики Макса Планка и Ганноверского университета Лейбница, сказал: «Благодаря решению о принятии LISA теперь прочно утвердилась в программе миссий ЕКА. Мы с нетерпением ждем возможности реализовать LISA в тесном сотрудничестве. ЕКА, НАСА, государств-членов ЕКА и более широкого Консорциума LISA».
Кэрол Манделл, директор по науке ЕКА, сказала: «Эта новаторская миссия выведет нас на новый уровень в действительно захватывающей области космической науки и позволит европейским ученым оставаться на переднем крае исследований гравитационных волн».
Успешная проверка принятия миссии LISA и ее принятие Комитетом научной программы ЕКА 25 января стали формальным завершением фазы исследования. Теперь LISA перейдет к этапу внедрения.
Великобритания принимает активное участие в миссии LISA, внося значительный вклад в аппаратное обеспечение, а также в наземную обработку и анализ данных. Космическое агентство Великобритании (UKSA) в принципе согласилось на участие в миссии.
Центр астрономических технологий Великобритании (UK ATC) в сотрудничестве с Университетом Глазго возглавляет вклад Великобритании в аппаратное обеспечение LISA — проектирование и строительство сверхточных оптических стендов, которые лежат в основе каждого космического корабля LISA.
Оптические стенды отправляют и принимают лазерные лучи между космическими кораблями LISA и объединяют их вместе, чтобы генерировать сигналы, содержащие признаки гравитационных волн, а британская команда разработала инновационную роботизированную систему, которая поможет в их создании.
Их работа будет основываться на проектировании и изготовлении под руководством Университета Глазго оптического стенда для миссии LISA Pathfinder, которая была запущена в космос в 2015 году для проверки технологии перед полной миссией LISA. Успех LISA Pathfinder, превзошедший все ожидания, помог подготовить почву для завершения проверки принятия миссии.
Юэн Фитцсаймонс, главный исследователь британского оборудования, входящего в LISA, в УВД Великобритании, сказал: «Внедрение LISA — очень волнующий момент для нас, и здорово видеть, что миссия переходит к этапу внедрения, что приближает нас на один шаг к запуску. … Уникальная технология интеграции роботов, разработанная нашей командой, изменила наши возможности по созданию оптических стендов, имеющих решающее значение для расшифровки тайн гравитационных волн в космосе».
Профессор Гарри Уорд из Школы физики и астрономии Университета Глазго возглавил разработку оптической скамьи для LISA Pathfinder, благодаря которой команда из Глазго получила в 2016 году премию сэра Артура Кларка за космические достижения в академических исследованиях. Он сыграл ключевую роль в разработке запланированного вклада Великобритании в LISA.
Он сказал: «Я рад, что десятилетия исследований и разработок LISA и LISA Pathfinder, проводимых здесь, в Великобритании, по всей Европе и в США, привели к важной вехе принятия миссии.
«Миссия LISA откроет новую захватывающую возможность обнаружить в космосе гравитационные волны, которые невозможно обнаружить здесь, на Земле, что позволит нам узнать больше о ранее скрытых аспектах Вселенной. Я с нетерпением жду встречи с командой LISA в Университете. Институт гравитационных исследований сыграет важную роль в создании оптических систем, которые станут основой LISA».
Ученые из Университета Бирмингема, Университета Глазго, Университета Портсмута, Университета Саутгемптона и Кембриджского университета работают над решением важных задач в области анализа и моделирования данных LISA в рамках наземного сегмента науки LISA.
В качестве первой в своем роде миссии разработка надежных методов извлечения гравитационно-волновых сигналов из данных и понимания их свойств будет иметь важное значение для максимизации научной отдачи от миссии.
Альберто Веккьо, профессор астрофизики в Университете Бирмингема и главный исследователь вклада Великобритании в наземный сегмент науки LISA, сказал: «LISA — это уникальная космическая обсерватория, которая точно картирует эволюцию Вселенной, отслеживая образование пар и слияния черные дыры от тысяч до миллионов солнечных масс.
«LISA раскроет эти космические танцы на самом краю Вселенной и откроет десятки тысяч компактных объектов, о которых мы сегодня ничего не знаем. Это будет захватывающее дух путешествие по космосу со множеством сюрпризов. На многие годы Великобритания находится в авангарде моделирования источников гравитационных волн и разработки сложных методов анализа для миссии, и мы очень рады работать с нашими коллегами со всего мира, чтобы обеспечить успех LISA».
LISA станет первой гравитационно-волновой обсерваторией в космосе. Он будет состоять из трех космических аппаратов, запускаемых на одной ракете. Во время своего 18-месячного путешествия к своему новому дому в 60–70 миллионах километров от Земли космические корабли будут расходиться, пока не достигнут своих конечных позиций, образуя равносторонний треугольник на расстоянии 2,5 миллионов километров друг от друга.
Эти три космических корабля будут передавать друг другу лазерные лучи туда и обратно, сигналы объединяются для поиска сигнатур гравитационных волн, возникающих в результате искажений пространства-времени.
LISA будет обнаруживать гравитационное излучение в еще неисследованном диапазоне частот от 0,1 мГц до 1 Гц — волны, которые не могут быть обнаружены наземными детекторами.
Волны этого диапазона частот создаются при столкновении и слиянии двух массивных черных дыр, в миллион и более раз тяжелее нашего Солнца, скрывающихся в центрах далеких, еще формирующихся галактик. LISA будет внимательно следить за этими слияниями на протяжении всей истории Вселенной, напрямую исследуя пока неизвестное происхождение и рост массивных черных дыр.
Уникальной особенностью LISA является обнаружение гравитационных волн от звездных черных дыр, кружащихся вокруг массивных частиц в ядрах галактик, с целью исследования геометрии пространства-времени и проверки гравитации в его основе. LISA также обнаружит большое количество двойных и множественных компактных объектов в нашей галактике Млечный Путь, чтобы рассказать нам об эволюции звездных двойных систем и «увидеть» галактику за пределами Галактического центра, включая множество объектов, невидимых для всех других астрономических инструментов.
Короче говоря, используя в качестве сигналов только гравитацию, LISA дополнит наши знания о начале, эволюции и структуре нашей Вселенной.
Базовая технология измерения LISA была успешно продемонстрирована в космосе в ходе миссии ESA LISA Pathfinder (LPF), в которой участвовало НАСА. LPF продемонстрировал, что можно поместить испытательные массы в свободное падение на поразительном уровне и что изысканная метрология, необходимая для LISA, соответствует требованиям.
Информация от: Университетом Глазго
