Euroopan avaruusjärjestö lanseerasi menestyksekkäästi avaruusaluksen LISA Pathfinder, avaruusaluksen, joka on tarkoitettu demonstroimaan tekniikkaa gravitaatioaaltojen havaitsemiseksi avaruudessa. Käynnistys tapahtui Euroopan avaruussatamassa Kouroussa, Ranskan Guayanaan Vega-rakettilla, kello 4:04 GMT 3. joulukuuta (klo 22.44 EST 2.12.) 2015.
Painovoima-aallot ovat aallon aikakankaan väreilyä, jonka Albert Einstein ennusti suhteellisuusteoriassaan. Toistaiseksi, koska ne ovat erittäin pieniä ja uskomattoman heikkoja, gravitaatioaallot ovat osoittautuneet vaikeiksi. Niiden havaitsemiseksi tarvittava tekniikka on erittäin herkkä, ja siksi sitä on ollut vaikea suunnitella, suunnitella ja rakentaa.
LISA Pathfinder -operaatio testaa vain tekniikkaa sen selvittämiseksi, onko mahdollista havaita gravitaatiotapahtuman, kuten kahden mustan aukon, supernovan tai tähtien törmäyksen aiheuttamat aallot, joissa on pyöreä spinni.
Tällaisen tapahtuman pitäisi aiheuttaa minuutin vääristymiä avaruuden kankaassa, ja ennustetaan, että näiden pienten muutosten pitäisi olla havaittavissa. Gravitaatioaaltojen havaitsemiseksi tarvittava tarkkuus on kuitenkin poikkeuksellinen. Esimerkki siitä, kuinka pienet painovoima-aallot ovat: kiertävien mustien reikien parin lähettämät aallot venyttäisivät miljoonan kilometrin pituista hallitsijaa vähemmän kuin atomin koko.
LISA Pathfinder käyttää erikoistunutta laseria ja interfermetriä mittaamaan etäisyyden kahden vapaasti kelluvan kulta-platina-kuution välillä, jotka vapautetaan kahteen erilliseen tyhjiökammioon, jotka ovat 38 cm: n päässä toisistaan. Näiden kammioiden välissä on interferometrin ilmaisimet. Kuutioiden on oltava putoamisen vastaisia, ja siksi niiden on oltava vapaita kaikista niihin vaikuttavista ulkoisista ja sisäisistä voimista painovoimaa lukuun ottamatta. Ilmaisimet tarkkailevat kuutioiden suhteellista sijaintia erittäin tarkasti. Nämä testit luovat perustan tuleville avaruuden gravitaatioaalto observatorioille.
Katso alla olevasta videosta yksityiskohtainen kuvaus ja visualisointi siitä, miten LISA Pathfinder toimii:
Avaruusaluksen pysymisen tukeminen on äärimmäisen tärkeää gravitaatioaaltojen havaitsemiseksi, joten tässä tehtävässä testataan myös NASA: n häiriöiden vähentämisjärjestelmää (DRS), potkuritekniikkaa, joka antaa avaruusaluksen sijainnin jatkuvasti säätää siten, että järjestelmä pysyy keskittyneenä testikuutioita. Lasereita käyttämällä vapaasti kelluvien testimassojen sijainti mitataan interferometrimittarilla tarkkuudella 100 000 hiuksen leveydestä.
Jälleen, LISA Pathfinder ei havaitse suoraan gravitaatioaaltoja, mutta se osoittaa tekniikat, jotka ovat tarpeen niiden havaitsemiseksi. Avaruusaluksella tehdään nyt kuuden viikon käyttöönottoaika, kun se suuntautuu kohti Lagrange Point L1: ää, noin 930 000 mailia (1,5 miljoonaa kilometriä) maapallosta Auringon suuntaan. Sitten järjestetään kahdeksan kuukauden teknologiaesittely.
Jos kaikki menee hyvin, tulevaisuuden täysimittainen avaruusaluksen observatorio voisi käyttää samantyyppisiä antureita, mutta ne sijoitettaisiin kolmeen erilliseen avaruusalukseen, joita erottaa noin 600 000 mailia (miljoona kilometriä). Tutkijat voivat sitten mitata, kuinka painovoima-aallot muuttavat testimassojen välistä etäisyyttä, mikä olisi ero pikometrien asteikolla (yksi pikometri on yksi biljoonaosa metriä).
Lisätietoja: ESA LISA Pathfinder -esite, JPL,
