NASA pomoże Europie w budowie kosmicznego detektora fal grawitacyjnych

Obserwatorium fal grawitacyjnych LISA (Laser Interferometer Space Antenna) zostało wpisane 20 czerwca br. do obowiązującego harmonogramu badań naukowych ESA Cosmic Vision jako trzecia duża misja kosmiczna realizowana w ramach tego programu (L-class). Projekt stanowi rozwinięcie pomysłu przyświecającego wcześniej misji sondy LISA Pathfinder, którą skonstruowano w 2015 roku z myślą o przetestowaniu technologii i sprawdzeniu możliwości odpowiednio precyzyjnego stabilizowania pozycji satelitów przyszłego trójczłonowego detektora LISA. Działający na zasadzie zbliżonej do interferometru Michelsona układ trzech niezależnych instrumentów będzie miał za zadanie wychwytywać fale grawitacyjne w oddaleniu od Ziemi i Księżyca. W tym celu zostanie umieszczony na tej samej orbicie okołosłonecznej w odległości kątowej rzędu 20 stopni względem Błękitnej Planety.

Czytaj też: LISA Pathfinder pomoże zrozumieć fale grawitacyjne

Działające na orbicie segmenty systemu ułożą się względem siebie pod kątem 60 stopni w układzie trójkąta równobocznego o boku długości 2,5 mln kilometrów. Satelity będą komunikować się ze sobą za pomocą sygnału laserowego. Na pokładzie każdej z nich będzie znajdować się ekranowane i odpowiednio izolowane próbniki w postaci skorelowanych mas referencyjnych. Istotą działania systemu będzie porównywanie odchyleń notowanych dla każdej z nich pod wpływem specyficznych zmian pola grawitacyjnego z danymi z pozostałych satelitów składowych.

Detektor kosmiczny LISA ma umożliwić w ten sposób kluczowy krok naprzód w stosunku do już działających oraz planowanych kolejnych ziemskich obserwatoriów fal grawitacyjnych. Planetarne interferometry, jak LIGO, VIRGO oraz GEO600, dysponują ograniczonymi możliwościami wychwytywania fal grawitacyjnych, pozwalając na detekcję jedynie tych o bardzo małej długości. Detektor kosmiczny ma wydatnie poszerzyć dostępne pasmo wykrywania drgań pola grawitacyjnego, pozwalając na śledzenie fal dłuższych, o niższych częstotliwościach. W jego zasięgu powinny znaleźć się zatem sygnały kolizji supermasywnych czarnych dziur i gwiazd neutronowych, zapadania się ciężkich ciał niebieskich czy pozostałości promieniowania grawitacyjnego wyemitowanego we wczesnym okresie istnienia Wszechświata.

Czytaj też: W Niemczech ukończono budowę satelity do badań grawitacji

Start misji LISA zaplanowano na 2034 rok. Wsparcie realizacji projektu ESA zapowiedziała już amerykańska agencja kosmiczna, która wyraziła wolę uczestniczenia w projekcie na wszystkich etapach rozwoju – od planowania, przez prace rozwojowe, aż po obsługę instrumentów i zarządzanie operacyjne. NASA deklaruje m.in. chęć udostępnienia posiadanych zasobów i technologii niezbędnych do działania urządzeń pomiarowych, mikronapędów i systemów równoważenia mas referencyjnych, a także narzędzi analizy danych pomiarowych.

Jako wkład do projektu wskazuje się przykładowo doświadczenia NASA z amerykańsko-niemieckiej kooperacji w ramach programu GRACE. W jego trakcie pracowano nad udoskonaloną wersją laserowego systemu pomiarowego, pierwotnie zaprojektowanego na potrzeby LISA. Będzie on miał za zadanie m.in. wspomagać utrzymanie precyzyjnego dystansu w kosmosie pomiędzy skojarzonymi urządzeniami satelitarnymi.

Czytaj też: "Kosmiczna Wizja" Europy czyli zrozumieć Wszechświat