ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
LISA Pathfinder
LISA Pathfinder-ის კოსმოსური ხომალდის მოდელი
მისიის ტიპი
მაღალი სიზუსტის მეტროლოგია, გრავიტაციული ტალღების დაკვირვების ტექნოლოგიური დემონსტრატორი
ოპერატორი
ESA
COSPAR-ის ID
2015-070Aრედაქტირება Wikidata-ზე
SATCAT ნომერი.
41043ამის რედაქტირება Wikidata-ზე
მისიის ხანგრძლივობა
576 დღე
კოსმოსური ხომალდის თვისებები
მწარმოებელი
Airbus Defence and Space
გაშვების მასა
1,910 კგ (4,210 ფუნტი)
BOL მასა
480 კგ (1,060 ფუნტი)
მშრალი მასა
810 კგ (1,790 ფუნტი)
დატვირთვის მასა
125 კგ (276 ფუნტი)
ზომები
2.9 მ × 2.1 მ (9.5 ფუტი × 6.9 ფუტი)
მისიის დასაწყისი
გაშვების თარიღი
2015 წლის 3 დეკემბერი, 04:04:00 UTC
რაკეტა
ვეგა ( VV06 )
გაშვების ადგილი
კუროუს ელვისებური ველი
კონტრაქტორი
არიანსპეისი
მისიის დასასრული
განადგურება
ექსპლუატაციიდან ამოღებული
დეაქტივირებული
2017 წლის 30 ივნისი
ორბიტალური პარამეტრები
საცნობარო სისტემა
მზე-დედამიწა L 1
რეჟიმი
ლისაჟუს ორბიტა
პერიაფსისის სიმაღლე
500,000 კმ (310,000 მილი)
აპოაფსისის სიმაღლე
800,000 კმ (500,000 მილი)
დახრილობა
60 გრადუსი
ეპოქა
დაგეგმილი
ტრანსპონდერები
ბენდი
X ზოლი
გამტარუნარიანობა
7 კბიტ/წმ
ინსტრუმენტები
~36.7 სმ ლაზერული ინტერფერომეტრი
ESA-ს ასტროფიზიკის ემბლემა LISA Pathfinder- ისთვის
LISA Pathfinder (LPF) იყო ევროპის კოსმოსური სააგენტოს (ESA) კოსმოსური მისია . იგი გაუშვეს 2015 წლის 3 დეკემბერს Vega-ს VV06 რეისით და მოქმედებდა 2017 წლის ივლისამდე. მისიის ფარგლებში გამოიცადეს ლაზერული ინტერფერომეტრის კოსმოსური ანტენისთვის (LISA) საჭირო ძირითადი ტექნოლოგიები, ESA-ს გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორია, რომლის გაშვებაც 2035 წელს იყო დაგეგმილი. ადრე, მისია ცნობილი იყო, როგორც მცირე მისიები ტექნოლოგიების მოწინავე კვლევისთვის ESA-ს სამეცნიერო პროგრამის მცირე მისიები ტექნოლოგიების მოწინავე კვლევისთვის -2 (SMART-2) . LISA Pathfinder-ის სამეცნიერო ფაზა დაიწყო 2016 წლის 1 მარტს და თითქმის თექვსმეტი თვე გაგრძელდა. 2016 წლის ივნისში ESA-მ გამოაცხადა, რომ LISA Pathfinder-მა აჩვენა, რომ LISA-ს მისია განხორციელებადია, რაც გზას უხსნის LISA-ს მისიის ოფიციალურად დამტკიცებას.
მისიის ღირებულება 490 მილიონი ევრო იყო. მასში მონაწილეობდნენ კვლევითი ინსტიტუტები და კოსმოსური კომპანიები ევროპის მრავალი ქვეყნიდან, ასევე ამერიკის ეროვნული აერონავტიკისა და კოსმოსური სივრცის ადმინისტრაცია (NASA).
მისია
LISA Pathfinder იყო კონცეფციის დამადასტურებელი მისია, რომლის მიზანი იყო იმის დამტკიცება, რომ ორ მასას (ცნობილი როგორც სატესტო მასები) შეუძლია კოსმოსში ფრენა ხელუხლებელი, მაგრამ კოსმოსური ხომალდით დაცული და შეინარჩუნოს თავისი ფარდობითი პოზიციები სრული გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიის რეალიზაციისთვის საჭირო სიზუსტით. ძირითადი მიზნები იყო სატესტო მასებზე მოქმედი გარე ძალების მინიმიზაცია, გეოდეზიური მოძრაობიდან მცირე გადახრების გარანტირება და მათი ფარდობითი გადაადგილების მაღალი სიზუსტით გაზომვა. გრავიტაციული ფიზიკის ექსპერიმენტების დიდი ნაწილი მოითხოვს თავისუფლად ვარდნილ, გეოდეზიურ საცნობარო სატესტო ნაწილაკებს შორის ფარდობითი აჩქარების გაზომვას.
LISA Pathfinder-ზე განთავსებული იყო კოსმოსში გაფრენილი პირველი სუბპიკომეტრიანი ლაზერული ინტერფერომეტრი , რომელსაც შეუძლია თვალყური ადევნოს ორი სატესტო მასის ფარდობით გადაადგილებას, რომლებიც ერთ კოსმოსურ ხომალდში დაახლოებით 38 სმ დაშორებით მდებარეობს. გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორია LISA- სთვის სამი ცალკეული კოსმოსური ხომალდიდან თითოეული ორ სატესტო მასას უმასპინძლებს, რომლებიც ერთმანეთისგან 2.5 მილიონი კილომეტრით არიან დაშორებულნი. [ 17 ] LISA Pathfinder-ის მეცნიერება მოიცავდა ყველა ცრუ ეფექტისთვის - მათ შორის მახეში გადაადგილებული ძალებისა და ოპტიკური გაზომვის ზღვრების - ექსპერიმენტულად დამაგრებული ფიზიკური მოდელის გაზომვას და შექმნას, რაც ზღუდავს თავისუფლად ვარდნილი სატესტო ნაწილაკების იდეალური თანავარსკვლავედის შექმნისა და გაზომვის შესაძლებლობას, რაც იდეალური იქნებოდა LISA- ს შემდგომი მისიისთვის.
LISA-ს სატესტო მასის წყვილები თავისუფლად დაეცემა კოსმოსური ხომალდიდან კოსმოსურ ხომალდზე გადასვლის ღერძების გასწვრივ, მიკრო- ნიუტონის ძრავებით, რომლებიც გააკონტროლებენ კოსმოსური ხომალდის მოძრაობას, რათა მიჰყვნენ სატესტო მასებს. თუმცა, LISA Pathfinder-ში სრული თავისუფალი ვარდნა შეუძლებელი იყო, რადგან ორი სატესტო მასა ერთსა და იმავე კოსმოსურ ხომალდში იყო მოთავსებული. შესაბამისად, კოსმოსურ ხომალდს შეეძლო თავისუფალი ვარდნის დროს მხოლოდ ორი მასიდან ერთ-ერთის მიყოლა და იძულებული იყო მეორე სატესტო მასაზე უკუკავშირის ძალები გამოეყენებინა. ამ გზით, კოსმოსური ხომალდი მოქმედებდა როგორც აქტიური ფარი გარე ხმაურიანი ძალებისგან, განსაკუთრებით მზის რადიაციის წნევისგან, რომლის სიდიდეც ხელს შეუშლიდა მისიას მისი მოთხოვნების მიღწევაში. ამიტომ, LISA Pathfinder-ის მთავარი სამეცნიერო გაზომვა იყო ორ სატესტო მასას შორის არაწრფივი დიფერენციალური აჩქარება .
LISA Pathfinder-ზე გრავიტაციული საცნობარო და ლაზერული ბოლო სარკეების სახით გამოყენებული ორი ოქრო-პლატინის სატესტო მასიდან ერთ-ერთი.
კოსმოსური ხომალდის დიზაინი
LISA Pathfinder აწყობილი იქნა Airbus Defence and Space- ის მიერ სტივენეიჯში (დიდი ბრიტანეთი), ევროპის კოსმოსური სააგენტოს კონტრაქტით. მას ჰქონდა ევროპული „LISA ტექნოლოგიური პაკეტი“, რომელიც მოიცავდა ინერციულ სენსორებს, ინტერფერომეტრს და მათთან დაკავშირებულ ინსტრუმენტებს, ასევე ორ ხახუნისგან თავისუფალი მართვის სისტემას: ევროპული, რომელიც იყენებდა ცივი გაზის მიკროძრავებს (მსგავსი Gaia- ზე გამოყენებულისა ) და აშშ-ში აწყობილი „შეშლილობის შემცირების სისტემა“, რომელიც იყენებდა ევროპულ სენსორებს და ელექტროძრავის სისტემას, რომელიც იყენებს ელექტრულ ველში აჩქარებული კოლოიდის იონიზებულ წვეთებს . კოლოიდური ძრავის (ან „ ელექტროშეფრქვევის ძრავის“) სისტემა აშენდა ბუსეკის მიერ და გადაეცა JPL-ს კოსმოსურ ხომალდთან ინტეგრაციისთვის.
LISA Pathfinder-ის გაფართოებული ხედი
ინსტრუმენტაცია
LISA ტექნოლოგიური პაკეტი (LTP) ინტეგრირებული იყო Airbus Defence-ისა და Space Germany-ის მიერ, თუმცა ინსტრუმენტები და კომპონენტები მოწოდებული იყო ევროპის მასშტაბით მონაწილე ინსტიტუტების მიერ. ინტერფერომეტრზე ხმაურის უარყოფის ტექნიკური მოთხოვნები ძალიან მკაცრი იყო, რაც იმას ნიშნავს, რომ ინტერფერომეტრის ფიზიკური რეაქცია გარემო პირობების, მაგალითად, ტემპერატურის, ცვლილებაზე მინიმუმამდე უნდა იყოს დაყვანილი.
საბოლოო შედეგები (წითელი ხაზი) საწყის მოთხოვნებს გაცილებით აღემატებოდა.
კოსმოსური ხომალდი ლაგრანჟის წერტილის L1 გარშემო ორბიტაზე ოპერატიულ ადგილს 2016 წლის 22 იანვარს მიაღწია, სადაც მას ტვირთის გაშვება ჩაუტარდა. ტესტირება 2016 წლის 1 მარტს დაიწყო. 2016 წლის აპრილში ESA-მ გამოაცხადა, რომ LISA Pathfinder-მა აჩვენა, რომ LISA-ს მისია განხორციელებადია.
2016 წლის 7 ივნისს, ESA-მ წარმოადგინა ორთვიანი სამეცნიერო ოპერაციის პირველი შედეგები, რომლებიც აჩვენებს, რომ კოსმოსური გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიისთვის შემუშავებული ტექნოლოგია მოლოდინს აჭარბებდა. კოსმოსური ხომალდის ცენტრში არსებული ორი კუბი თავისუფლად ცვივა სივრცეში მხოლოდ გრავიტაციის გავლენით, სხვა გარე ძალების ზემოქმედების გარეშე, რაც 5-ჯერ აღემატება LISA Pathfinder-ის მოთხოვნებს. 2017 წლის თებერვალში, BBC News-მა განაცხადა, რომ გრავიტაციულმა ზონდმა გადააჭარბა თავის შესრულების მიზნებს.
LISA Pathfinder-ის დეაქტივაცია 2017 წლის 30 ივნისს მოხდა.
იხ.ვიდეო - How To Build A Million Mile Wide Telescope- Europe's Groundbreaking LISA Mission - The Laser Interferometer Space Antenna - LISA is a set of 3 spacecraft which will work together to make a massive gravitational wave telescope in deep space, with arms millions of kilometers long it will be able to detect events at much lower frequencies, meaning we can detect black hole mergers months ahead of the event, and entirely new phenomena involving supermassive black holes.
The LISA spacecraft at there core use free flying gold cubes as reference masses for the telescope arms, and managing these so that they remain in free fall is a core capability that was so critical to the success of the mission that they launched the LISA Pathfinder mission to test the technologies needed for the final mission to prove that the system would maintain the levels of control required for good science
LISA კოსმოსური ხომალდის ორბიტოგრაფია და ინტერფერომეტრი - წლიური-პერიოდული ბრუნვა ჰელიოცენტრულ ორბიტაზე.
LISA-ს მისიის მთავარი მიზანია კომპაქტური ბინარული სისტემებისა და სუპერმასიური შავი ხვრელების შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა და გაზომვა. LISA დააკვირდება გრავიტაციულ ტალღებს ლაზერული ინტერფერომეტრიით აღქმული მისი მკლავების სიგრძის დიფერენციალური ცვლილებების გაზომვით. LISA-ს სამი კოსმოსური ხომალდიდან თითოეული შეიცავს ორ ტელესკოპს, ორ ლაზერს და ორ სატესტო მასას (თითოეული 46 მმ, დაახლოებით 2 კგ, ოქროთი დაფარული ოქროს/პლატინის კუბი), რომლებიც განლაგებულია ორ ოპტიკურ შეკრებაში, რომლებიც მიმართულია დანარჩენი ორი კოსმოსური ხომალდისკენ. ესენი ქმნიან მიკელსონის მსგავს ინტერფერომეტრებს , რომელთაგან თითოეული ცენტრირებულია ერთ-ერთ კოსმოსურ ხომალდზე, სატესტო მასებით, რომლებიც განსაზღვრავს მკლავების ბოლოებს. მთელი ეს განლაგება, რომელიც მთვარის ორბიტაზე ათჯერ დიდია, მზის ორბიტაზე განთავსდება მზიდან დედამიწის მანძილზე, მაგრამ დედამიწას 20 გრადუსით ჩამორჩება და სამი კოსმოსური ხომალდის ორბიტალური სიბრტყეები ეკლიპტიკასთან მიმართებაში დაახლოებით 0,33 გრადუსით იქნება დახრილი, რაც სამკუთხა კოსმოსური ხომალდის წარმონაქმნის სიბრტყეს ეკლიპტიკის სიბრტყიდან 60 გრადუსით დახრის. წარმონაქმნსა და დედამიწას შორის საშუალო წრფივი მანძილი 50 მილიონი კილომეტრი იქნება.
სატესტო მასებზე ისეთი არაგრავიტაციული ძალების, როგორიცაა სინათლის წნევა და მზის ქარი , აღმოსაფხვრელად, თითოეული კოსმოსური ხომალდი ნულოვანი წევის მქონე თანამგზავრის სახითაა აგებული . სატესტო მასა თავისუფლად ტივტივებს შიგნით, ფაქტობრივად, თავისუფალ ვარდნაში, ხოლო მის გარშემო არსებული კოსმოსური ხომალდი შთანთქავს ყველა ამ ლოკალურ არაგრავიტაციულ ძალას. შემდეგ, კოსმოსური ხომალდის მასასთან მიმართებაში პოზიციის დასადგენად ტევადური სენსორების გამოყენებით , ძალიან ზუსტი ძრავები არეგულირებენ კოსმოსურ ხომალდს ისე, რომ ის მიჰყვეს მასას, ცენტრირებული იყოს მასის გარშემო.
მკლავის სიგრძე
რაც უფრო გრძელია მკლავები, მით უფრო მგრძნობიარეა დეტექტორი ხანგრძლივი პერიოდის გრავიტაციული ტალღების მიმართ, მაგრამ მისი მგრძნობელობა მკლავებზე მოკლე ტალღის სიგრძეების მიმართ შემცირებულია (2,500,000 კმ არის 8.3 სინათლის წამი , ანუ 0.12 ჰც; შეადარეთ LIGO- ს პიკურ მგრძნობელობას დაახლოებით 500 ჰც-თან). რადგან თანამგზავრები თავისუფლად დაფრინავენ, მანძილი ადვილად რეგულირდება გაშვებამდე, ზედა საზღვრები განისაზღვრება ინტერფერომეტრის თითოეულ ბოლოში საჭირო ტელესკოპების ზომებით (რომლებიც შეზღუდულია გამშვები აპარატის ტვირთის საფარის ზომით ) და თანავარსკვლავედის ორბიტის სტაბილურობით (უფრო დიდი თანავარსკვლავედები უფრო მგრძნობიარეა სხვა პლანეტების გრავიტაციული ეფექტების მიმართ, რაც ზღუდავს მისიის ხანგრძლივობას). კიდევ ერთი სიგრძეზე დამოკიდებული ფაქტორი, რომელიც უნდა კომპენსირდეს, არის „წინა წერტილის კუთხე“ შემომავალ და გამავალ ლაზერულ სხივებს შორის; ტელესკოპმა შემომავალი სხივი უნდა მიიღოს იქიდან, სადაც მისი პარტნიორი რამდენიმე წამის წინ იმყოფებოდა, მაგრამ გამავალი სხივი უნდა გაგზავნოს იქ, სადაც მისი პარტნიორი რამდენიმე წამში იქნება .
2008 წლის LISA-ს თავდაპირველი წინადადება 5 მილიონი კილომეტრის (5 მილიონი კმ) სიგრძის მკლავებს ითვალისწინებდა. 2013 წელს eLISA-მდე შემცირებისას, შემოთავაზებული იყო 1 მილიონი კილომეტრის სიგრძის მკლავები. 2017 წლის დამტკიცებული LISA-ს წინადადება 2.5 მილიონი კილომეტრის (2.5 მილიონი კმ) სიგრძის მკლავებს ითვალისწინებს.
NASA-ს გოდარდის კოსმოსური ფრენების ცენტრში LISA-სთვის განკუთვნილი სრულმასშტაბიანი საინჟინრო განვითარების განყოფილების ტელესკოპი, 2024 წელი.
NASA-ს ტექნიკოსები პროტოტიპს ამოწმებენ
მთელი ტელესკოპი დამზადებულია ქარვისფერი მინა-კერამიკისგან, რომელიც მდგრადია ფორმის ცვლილების მიმართ ფართო ტემპერატურის დიაპაზონში, ხოლო სარკის ზედაპირი ოქროთი არის დაფარული.
აღმოჩენის პრინციპი
+ პოლარიზებული გრავიტაციული ტალღის (სტილიზებული) გაძლიერებული ეფექტების ხედი LISA ლაზერული სხივების/მკლავების ტრაექტორიებზე.
ხმელეთის გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიებისგან განსხვავებით, LISA-ს არ შეუძლია თავისი მკლავების „ჩაკეტვა“ ფიქსირებულ სიგრძეზე. ამის ნაცვლად, თანამგზავრებს შორის მანძილები მნიშვნელოვნად იცვლება ყოველი წლის ორბიტაზე და დეტექტორმა უნდა აკონტროლოს მუდმივად ცვალებადი მანძილი, დაითვალოს მილიონობით ტალღის სიგრძე, რომლითაც მანძილი იცვლება ყოველ წამში. შემდეგ, სიგნალები გამოყოფილია სიხშირის დომენში : ერთ დღეზე ნაკლები პერიოდებით ცვლილებები საინტერესო სიგნალებია, ხოლო ერთი თვის ან მეტი პერიოდებით ცვლილებები უმნიშვნელოა.
ეს განსხვავება ნიშნავს, რომ LISA-ს არ შეუძლია გამოიყენოს მაღალი სიზუსტის ფაბრი-პეროს რეზონანსული მკლავების ღრუები და სიგნალის გადამუშავების სისტემები, როგორიცაა ხმელეთის დეტექტორები, რაც ზღუდავს მისი სიგრძის გაზომვის სიზუსტეს. თუმცა, თითქმის მილიონჯერ გრძელი მკლავებით, აღმოსაჩენი მოძრაობები შესაბამისად უფრო დიდია.
სამეცნიერო მიზნები
LISA-სა და eLISA-ს დეტექტორის ხმაურის მრუდები სიხშირის ფუნქციის მიხედვით. ისინი განლაგებულია ზოლებს შორის ისეთი ხმელეთზე დაფუძნებული დეტექტორებისთვის, როგორიცაა Advanced LIGO (aLIGO) და პულსარის დროის მასივებისთვის , როგორიცაა European Pulsar Timing Array (EPTA). ასევე ნაჩვენებია პოტენციური ასტროფიზიკური წყაროების დამახასიათებელი დეფორმაცია. იმისათვის, რომ სიგნალი აღმოჩენილი იყოს, მისი დამახასიათებელი დეფორმაცია ხმაურის მრუდზე მეტი უნდა იყოს.
LISA შეძლებს ირმის ნახტომში ორი კომპაქტური ვარსკვლავური ობიექტისგან ( თეთრი ჯუჯები , ნეიტრონული ვარსკვლავები და შავი ხვრელები ) შემდგარი ახლომდებარე ორმაგი სისტემებიდან გამომავალი თითქმის მონოქრომატული გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენას . დაბალ სიხშირეებზე, სავარაუდოდ, ეს ტალღები იმდენად მრავალრიცხოვანი იქნება, რომ LISA-ს მონაცემთა ანალიზისთვის (წინა პლანზე) ხმაურის წყაროს წარმოადგენს. მაღალ სიხშირეებზე, LISA-სგან მოსალოდნელია, რომ დაახლოებით 25 000 გალაქტიკური კომპაქტური ორმაგი სისტემის აღმოჩენა და გარჩევა მოხდება. ამ პოპულაციის მასების, პერიოდებისა და მდებარეობის განაწილების შესწავლა გალაქტიკაში ორმაგი სისტემების ფორმირებისა და ევოლუციის შესახებ ინფორმაციას მოგვცემს. გარდა ამისა, LISA შეძლებს ელექტრომაგნიტური დაკვირვებებიდან ამჟამად ცნობილი 10 ორმაგი სისტემის გარჩევას (და ერთი კვადრატული გრადუსის რადიუსში დაახლოებით 500-ის პოვნას ელექტრომაგნიტური ანალოგებით). ამ სისტემების ერთობლივი შესწავლა საშუალებას მოგვცემს, გამოვიტანოთ დასკვნები ამ სისტემებში სხვა დისიპაციის მექანიზმებზე, მაგალითად, მოქცევითი ურთიერთქმედებების გზით. ამჟამად ცნობილი ორობითი სისტემებიდან ერთ-ერთი, რომლის გარჩევაც LISA-ს შეეძლება, არის თეთრი ჯუჯა ორობითი სისტემა ZTF J1539+5027, რომლის პერიოდიც 6.91 წუთია, რაც დღემდე აღმოჩენილი თეთრი ჯუჯა სისტემების მეორე უმოკლესი პერიოდის ორობითი წყვილია.
LISA შეძლებს გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენას მასიური შავი ხვრელების წყვილის შერწყმიდან, რომელთა ჭიკჭიკის მასა 104 - დან 107 მზის მასამდეა, მათი ადრეული ფორმირების დრომდე, დაახლოებით z ≈ 10 წითელი წანაცვლების დროს . ყველაზე კონსერვატიული პოპულაციური მოდელები ვარაუდობენ, რომ ყოველწლიურად მინიმუმ რამდენიმე ასეთი მოვლენა მოხდება. ( z < 3)-ით უფრო ახლოს მდებარე შერწყმებისთვის, ის შეძლებს კომპონენტების სპინების განსაზღვრას, რომლებიც შეიცავს ინფორმაციას კომპონენტების წარსული ევოლუციის შესახებ (მაგ., გაიზარდა თუ არა ისინი ძირითადად აკრეციის თუ შერწყმის გზით). ვარსკვლავთწარმოქმნის პიკის გარშემო შერწყმებისთვის ( z ≈ 2) LISA შეძლებს შერწყმების ადგილმდებარეობის დადგენას ღამის ცაზე 100 კვადრატული გრადუსის ფარგლებში, ფაქტობრივ შერწყმამდე სულ მცირე 24 საათით ადრე, რაც ელექტრომაგნიტურ ტელესკოპებს საშუალებას მისცემს მოძებნონ ანალოგები, შერწყმის შემდეგ კვაზარის ფორმირების ხილვის პოტენციალით .
ექსტრემალური მასის თანაფარდობის სპირალები
ექსტრემალური მასის თანაფარდობის სპირალები (EMRI) შედგება ვარსკვლავური კომპაქტური ობიექტისგან (<60 მზის მასა), რომელიც ნელა კლებად ორბიტაზე მოძრაობს დაახლოებით 10 5 მზის მასის მასიური შავი ხვრელის გარშემო. (თითქმის) მაქსიმალურად მბრუნავი შავი ხვრელის გარშემო პროგრესული ორბიტის იდეალური შემთხვევისთვის, LISA შეძლებს ამ მოვლენების აღმოჩენას z = 4-მდე. EMRI საინტერესოა, რადგან ისინი ნელა ვითარდებიან, შერწყმამდე დაახლოებით 10 5 ორბიტაზე ბრუნავენ და რამდენიმე თვიდან რამდენიმე წლამდე LISA-ს მგრძნობელობის დიაპაზონში იმყოფებიან. ეს საშუალებას იძლევა სისტემის თვისებების ძალიან ზუსტი (10 4 -დან 1-მდე შეცდომით ) გაზომვების, მათ შორის ცენტრალური ობიექტის მასისა და ბრუნვის და უფრო პატარა ობიექტის მასისა და ორბიტალური ელემენტების ( ექსცენტრისიტეტი და დახრილობა ) გაზომვების. EMRI-ები, სავარაუდოდ, რეგულარულად მოხდება გალაქტიკების უმეტესობის ცენტრებში და მკვრივ ვარსკვლავურ გროვებში. მოსახლეობის კონსერვატიული შეფასებები LISA-სთვის წელიწადში მინიმუმ ერთ აღმოსაჩენ მოვლენას პროგნოზირებს.
შუალედური მასის შავი ხვრელის ბინარული სისტემები
LISA ასევე შეძლებს შავი ხვრელების ბინარული შერწყმიდან გამომავალი გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენას, სადაც უფრო მსუბუქი შავი ხვრელი შუალედური შავი ხვრელის დიაპაზონშია (102- დან 104 მზის მასამდე). იმ შემთხვევაში, თუ ორივე კომპონენტი 600-დან 104 მზის მასამდე შუალედური შავი ხვრელია , LISA შეძლებს მოვლენების აღმოჩენას დაახლოებით 1-ის წითელი წანაცვლებით. შუალედური მასის შავი ხვრელის სპირალურად მასიურ შავ ხვრელად გადაქცევის შემთხვევაში (104- დან 106 მზის მასამდე), მოვლენები აღმოჩენილი იქნება მინიმუმ z = 3-მდე. რადგან შუალედური მასის შავი ხვრელების პოპულაციის შესახებ ცოტა რამ არის ცნობილი, ამ მოვლენების მოვლენების სიჩქარის ზუსტი შეფასება არ არსებობს.
მრავალზოლიანი გრავიტაციული ტალღური ასტრონომია
პირველი გრავიტაციული ტალღის აღმოჩენის , GW150914- ის გამოცხადების შემდეგ , გაირკვა, რომ მსგავსი მოვლენა LISA-ს შერწყმამდე დიდი ხნით ადრე აღმოაჩენდა. LIGO-ს მიერ შეფასებული მოვლენების სიჩქარის საფუძველზე, მოსალოდნელია, რომ LISA აღმოაჩენს და გაარჩევს დაახლოებით 100 ბინარულ სისტემას, რომლებიც LIGO-ს აღმოჩენის დიაპაზონში რამდენიმე კვირიდან რამდენიმე თვემდე შერწყმას განიცდიან. LISA შეძლებს შერწყმის დროის წინასწარ ზუსტად პროგნოზირებას და მოვლენის ადგილმდებარეობის დადგენას ცაზე 1 კვადრატული გრადუსით. ეს მნიშვნელოვნად შეუწყობს ხელს ელექტრომაგნიტური შესატყვისი მოვლენების ძიების შესაძლებლობებს.
LISA შეძლებს დამოუკიდებლად გაზომოს შედარებით ახლოს ( z < 0.1) მომხდარი მოვლენების წითელი წანაცვლება და მანძილი მასიური შავი ხვრელების შერწყმისა და EMRI-ების აღმოჩენის გზით. შესაბამისად, მას შეუძლია განახორციელოს ჰაბლის პარამეტრის H0 დამოუკიდებლად გაზომვა, რომელიც არ არის დამოკიდებული კოსმოსური მანძილის კიბის გამოყენებაზე . ასეთი განსაზღვრის სიზუსტე შეზღუდულია ნიმუშის ზომით და შესაბამისად, მისიის ხანგრძლივობით. 4 წლიანი მისიის სიცოცხლის ხანგრძლივობით, მოსალოდნელია, რომ H0-ის განსაზღვრა შესაძლებელი იქნება 2 % -იანი აბსოლუტური შეცდომით. უფრო დიდ დიაპაზონებში LISA მოვლენები შეიძლება (სტოქასტურად) დაუკავშირდეს ელექტრომაგნიტურ ანალოგებს, რათა კიდევ უფრო შეზღუდოს სამყაროს გაფართოების მრუდი.
LISA ასევე მოძებნის გრავიტაციული ტალღების ამჟამად უცნობ (და არამოდელირებულ) წყაროებს. ასტროფიზიკის ისტორიამ აჩვენა, რომ როდესაც აღმოჩენის ახალი სიხშირის დიაპაზონი/საშუალება ხელმისაწვდომია, ჩნდება ახალი მოულოდნელი წყაროები. მაგალითად, ეს შეიძლება მოიცავდეს კოსმოსურ სიმებში არსებულ ხრახნებსა და კუსპებს .
მეხსიერების ეფექტები
LISA მგრძნობიარე იქნება გრავიტაციული ტალღებით ზონდის მასებზე გამოწვეული მუდმივი გადაადგილების მიმართ, რაც ცნობილია როგორც გრავიტაციული მეხსიერების ეფექტი .
LISA Pathfinder
ESA-ს სატესტო მისია, სახელწოდებით LISA Pathfinder (LPF), 2015 წელს გაეშვა, რათა გამოეცადა ტექნოლოგია, რომელიც აუცილებელია სატესტო მასის თითქმის იდეალურ თავისუფალი ვარდნის პირობებში მოსაყვანად. LPF შედგება ერთი კოსმოსური ხომალდისგან, რომლის ერთ-ერთი LISA ინტერფერომეტრის მკლავი დაახლოებით 38 სმ-მდე (15 ინჩი) არის დამოკლებული, რათა ის ერთ კოსმოსურ ხომალდში მოთავსდეს. კოსმოსურმა ხომალდმა თავის ოპერატიულ ადგილს ჰელიოცენტრულ ორბიტაზე, ლაგრანჟის წერტილ L1-ში, 2016 წლის 22 იანვარს მიაღწია, სადაც მას ტვირთის ექსპლუატაციაში გაშვება ჩაუტარდა. სამეცნიერო კვლევა 2016 წლის 8 მარტს დაიწყო. LPF-ის მიზანი იყო ხმაურის დონის დემონსტრირება, რომელიც 10-ჯერ უარესი იყო LISA-სთვის საჭიროზე. თუმცა, LPF-მა ამ მიზანს დიდი სხვაობით გადააჭარბა და LISA-ს მოთხოვნების ხმაურის დონეს მიუახლოვდა.
ისტორია
კოსმოსში გასაფრენად განკუთვნილი გრავიტაციული ტალღების დეტექტორის პირველი დიზაინის კვლევები 1980-იან წლებში ჩატარდა LAGOS-ის (კოსმოსში გრავიტაციული რადიაციის დაკვირვების ლაზერული ანტენა) სახელით. LISA პირველად ESA-სთვის მისიად 1990-იანი წლების დასაწყისში იქნა შემოთავაზებული. თავდაპირველად, როგორც M3 ციკლის კანდიდატი, ხოლო მოგვიანებით, როგორც „საყრდენი მისია“ „Horizon 2000 plus“ პროგრამისთვის. ათწლეულის განმავლობაში, დიზაინი დაიხვეწა სამკუთხა კონფიგურაციამდე, რომელიც შედგებოდა სამი კოსმოსური ხომალდისგან, სამი 5 მილიონი კილომეტრიანი მკლავით. ეს მისია 1997 წელს ESA-სა და NASA-ს შორის ერთობლივ მისიად იქნა წარდგენილი.
2000-იან წლებში ESA/NASA-ს ერთობლივი LISA მისია ESA-ს Cosmic Vision 2015–2025 პროგრამის „L1“ ადგილის კანდიდატად იქნა იდენტიფიცირებული. თუმცა, ბიუჯეტის შემცირების გამო, NASA-მ 2011 წლის დასაწყისში გამოაცხადა, რომ ის ESA-ს L-კლასის არცერთ მისიაში არ მიიღებდა მონაწილეობას. მიუხედავად ამისა, ESA-მ გადაწყვიტა პროგრამის წინ წაწევა და L1 კანდიდატ მისიებს დაავალა წარმოედგინათ შემცირებული ღირებულების ვერსიები, რომელთა ფრენა ESA-ს ბიუჯეტის ფარგლებში იქნებოდა შესაძლებელი. LISA-ს შემცირებული ვერსია შექმნილი იყო მხოლოდ ორი 1 მილიონი კილომეტრიანი მკლავით, NGO-ს (ახალი/შემდეგი გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორია) სახელწოდებით. მიუხედავად იმისა, რომ NGO სამეცნიერო პოტენციალის თვალსაზრისით ყველაზე მაღალ ადგილზე იყო, ESA-მ გადაწყვიტა, რომ L1 მისიად იუპიტერის ყინულოვანი მთვარეების მკვლევარი (JUICE) გაეგზავნა. ერთ-ერთი მთავარი შეშფოთება ის იყო, რომ LISA Pathfinder-ის მისიას ტექნიკური შეფერხებები ჰქონდა, რაც გაურკვეველს ხდიდა, მზად იქნებოდა თუ არა ტექნოლოგია L1-ის გაშვების დაგეგმილი თარიღისთვის.
მალევე, ESA-მ განაცხადა, რომ თემებს შეარჩევდა მისი დიდი კლასის L2 და L3 მისიის სლოტებისთვის. ჩამოყალიბდა თემა სახელწოდებით „გრავიტაციული სამყარო“, შემცირებული NGO-ს მიერ eLISA-ს სახელით ცნობილი მისია გადაკეთდა და მას „ჩალის კაცის“ მისია დაერქვა. 2013 წლის ნოემბერში, ESA-მ გამოაცხადა, რომ მან „გრავიტაციული სამყარო“ შეარჩია თავისი L3 მისიის სლოტისთვის (გაშვება მოსალოდნელია 2034 წელს). 2015 წლის სექტემბერში LIGO-ს, მიწაზე დაფუძნებული დეტექტორების მიერ გრავიტაციული ტალღების წარმატებით აღმოჩენის შემდეგ, NASA-მ გამოთქვა ინტერესი მისიაში უმცროსი პარტნიორის სტატუსით ხელახლა შეერთების თაობაზე. ESA-ს მიერ „გრავიტაციული სამყაროს“ თემატიკის L3 მისიის მისიის წინადადებების წარდგენის მოწოდების საპასუხოდ, 2017 წლის იანვარში წარდგენილი იქნა სამი 2.5 მილიონი კილომეტრიანი მკლავის მქონე დეტექტორის მისიის წინადადება, რომელსაც კვლავ LISA ეწოდება. 2017 წლის 20 ივნისს შემოთავაზებულმა მისიამ მიიღო 2030-იანი წლებისთვის დამტკიცების მიზანი და დამტკიცდა, როგორც ESA-ს ერთ-ერთი მთავარი კვლევითი მისია.
2024 წლის 25 იანვარს, ESA-მ ოფიციალურად დაამტკიცა LISA-ს მისია, რაც კონცეპტუალური დიზაინიდან აპარატურის განვითარებაზე გადასვლას აღნიშნავს. განახლებული მონაწილეობის ფარგლებში, NASA ლაზერულ სისტემებს, ტელესკოპებსა და დამუხტვის მართვის მოწყობილობებს სთავაზობს, რომლებიც გრავიტაციული ტალღების აღმოსაჩენად კრიტიკულად მნიშვნელოვანია. ეს დამტკიცება ასახავს, რომ მისიის ტექნოლოგია ამჟამად საკმარისად განვითარებულია კოსმოსური ხომალდისა და ინსტრუმენტების სრულმასშტაბიანი მშენებლობის დასაწყებად. 2024 წლის მარტში, NASA-მ და ESA-მ ხელი მოაწერეს ურთიერთგაგების მემორანდუმს (MoU), რომელიც ოფიციალურად განსაზღვრავს NASA-ს როლს მისიის ძირითადი კომპონენტების მიწოდებაში. 2024 წლის იანვრისთვის, LISA-ს გაშვება 2035 წელს Ariane 6 -ზე იყო მოსალოდნელი , ორი წლით ადრე, ვიდრე ადრე იყო გამოცხადებული.
2025 წელს, NASA-ს მონაწილეობა LISA-ში კვლავ კითხვის ნიშნის ქვეშ დადგა მას შემდეგ, რაც რესპუბლიკურმა ადმინისტრაციამ გამოაქვეყნა NASA-ს ბიუჯეტის მოთხოვნა 2026 ფისკალური წლისთვის, რომელიც მოიცავდა სააგენტოს სამეცნიერო პროგრამების მკვეთრ შემცირებას. ESA-ს მეცნიერების დირექტორმა, კეროლ მანდელმა, განაცხადა, რომ LISA იყო ESA-ს სამ მისიას შორის ( EnVision- თან და NewAthena- სთან ერთად ), რომლებიც ყველაზე მეტად დაზარალდნენ აშშ-ს მხრიდან ბიუჯეტის ამ პოტენციური შემცირებით და საჭირო იქნებოდა „აღდგენის ქმედებები“. თუმცა, ევროპული მხარის მზადება სტაბილურად გაგრძელდა და 2025 წლის ივნისში ESA-მ და OHB System AG-მ ხელი მოაწერეს შეთანხმებას სამი კოსმოსური ხომალდის დიზაინის დასრულებისა და მათი მშენებლობის დაწყების შესახებ. ამან დაიწყო მისიის სამრეწველო განვითარება. მოგვიანებით, 2025 წლის ივნისში, Thales Alenia Space-მა ხელი მოაწერა კონტრაქტს OHB System AG-სთან LISA-ს მრავალი ძირითადი ელემენტის შემუშავების შესახებ. მოსალოდნელი 2035 წლის გაშვების თარიღი უცვლელი დარჩა. 2026 წლის იანვარში, Thales Alenia Space-მა OHB System AG-სთან კიდევ ერთი კონტრაქტი გააფორმა LISA-სთვის Propulsion Subsystem-ის მიწოდების თაობაზე.
გრავიტაციული ტალღების სხვა ექსპერიმენტები
გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიის გამარტივებული მუშაობა
სურათი 1 : სხივის გამყოფი (მწვანე ხაზი) ყოფს კოჰერენტულ სინათლეს (თეთრი ყუთიდან) ორ სხივად, რომლებიც აირეკლება სარკეებიდან (ლურჯი მართკუთხა); თითოეულ მკლავში ნაჩვენებია მხოლოდ ერთი გამავალი და არეკლილი სხივი, რომლებიც გამოყოფილია სიცხადისთვის. არეკლილი სხივები ხელახლა კომბინირდება და აღმოჩენილია ინტერფერენციული ნიმუში (იისფერი წრე).
სურათი 2 : მარცხენა მკლავზე (ყვითელი) გამავალი გრავიტაციული ტალღა ცვლის მის სიგრძეს და შესაბამისად, ინტერფერენციის ნიმუშს.
კოსმოსში გრავიტაციული ტალღების წინა ძიება მოკლე პერიოდებით ტარდებოდა პლანეტარული მისიების მიერ, რომლებსაც სხვა ძირითადი სამეცნიერო მიზნები ჰქონდათ (მაგალითად, კასინი-ჰიუგენსი ), რომლებიც მიკროტალღურ დოპლეროგრაფიულ თვალთვალს იყენებდნენ დედამიწასა და კოსმოსურ ხომალდს შორის მანძილის რყევების მონიტორინგისთვის. ამის საპირისპიროდ, LISA არის სპეციალური მისია, რომელიც ლაზერულ ინტერფერომეტრიას გამოიყენებს გაცილებით მაღალი მგრძნობელობის მისაღწევად.
სხვა გრავიტაციული ტალღების ანტენები , როგორიცაა LIGO , Virgo და GEO600 , უკვე ფუნქციონირებს დედამიწაზე, მაგრამ მათი მგრძნობელობა დაბალ სიხშირეებზე შეზღუდულია პრაქტიკული მკლავების უდიდესი სიგრძით, სეისმური ხმაურით და ახლომდებარე მოძრავი მასების ჩარევით. პირიქით, NANOGrav ზომავს სიხშირეებს, რომლებიც ძალიან დაბალია LISA-სთვის. გრავიტაციული ტალღების გაზომვის სხვადასხვა ტიპის სისტემები - LISA, NANOGrav და მიწაზე განთავსებული დეტექტორები - ერთმანეთთან ავსებენ ერთმანეთს და არა კონკურენტუნარიანები არიან, ისევე როგორც ასტრონომიული ობსერვატორიები სხვადასხვა ელექტრომაგნიტურ დიაპაზონში (მაგ., ულტრაიისფერი და ინფრაწითელი ).
იხ.ვიდეო - What is LISA? The Laser Interferometer Space Antenna
.jpg?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=ka&_x_tr_hl=ka&_x_tr_pto=wapp)
.jpg?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=ka&_x_tr_hl=ka&_x_tr_pto=wapp)
.jpg?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=ka&_x_tr_hl=ka&_x_tr_pto=wapp)
