Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος ξεκίνησε με επιτυχία το LISA Pathfinder, ένα διαστημικό σκάφος που έχει σχεδιαστεί για την επίδειξη τεχνολογίας για την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων στο διάστημα. Η εκτόξευση πραγματοποιήθηκε στο διαστημικό αεροδρόμιο της Ευρώπης στο Κουρού της Γαλλικής Γουιάνας με πύραυλο Vega, στις 4:04 GMT στις 3 Δεκεμβρίου, (10:04 μ.μ. EST 2 Δεκεμβρίου), 2015.
Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον ιστό του χωροχρόνου, οι οποίοι είχαν προβλεφθεί από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Μέχρι στιγμής, επειδή είναι εξαιρετικά μικροσκοπικά και απίστευτα εξασθενημένα, τα βαρυτικά κύματα έχουν αποδειχθεί αόριστα. Η τεχνολογία που απαιτείται για την ανίχνευσή τους είναι πολύ ευαίσθητη και ως εκ τούτου ήταν δύσκολο να συλλάβει, να σχεδιάσει και να κατασκευάσει.
Η αποστολή LISA Pathfinder δοκιμάζει μόνο την τεχνολογία για να δει αν θα είναι δυνατόν να ανιχνευθούν τα κύματα που προκαλούνται από ένα βαρυτικό γεγονός, όπως η σύγκρουση δύο μαύρων οπών, ενός σουπερνόβα ή ενός αστεριού με μια στροβιλισμένη περιστροφή.
Ένα τέτοιο συμβάν θα πρέπει να προκαλέσει μια λεπτή παραμόρφωση στον ιστό του χώρου, και προβλέπεται ότι αυτές οι μικροσκοπικές αλλαγές θα πρέπει να είναι ανιχνεύσιμες. Ωστόσο, η ακρίβεια που απαιτείται για τον εντοπισμό βαρυτικών κυμάτων είναι εξαιρετική. Ένα παράδειγμα του πόσο μικροσκοπικά κύματα βαρύτητας είναι: οι κυματισμοί που εκπέμπονται από ένα ζευγάρι μαύρων οπών σε τροχιά θα τεντώνουν ένα χάρακα μήκους ενός εκατομμυρίου χιλιομέτρων λιγότερο από το μέγεθος ενός ατόμου.
Το LISA Pathfinder θα χρησιμοποιήσει ένα εξειδικευμένο λέιζερ και παρεμβολόμετρο για τη μέτρηση της απόστασης μεταξύ δύο ελεύθερων κυψελών χρυσού - πλατίνας που θα απελευθερωθούν σε δύο ξεχωριστούς θαλάμους κενού που απέχουν 38 εκατοστά. Μεταξύ αυτών των θαλάμων βρίσκεται ο ανιχνευτής ιντερφερόμετρου. Οι κύβοι θα είναι στο ισοδύναμο της ελεύθερης πτώσης, και επομένως θα είναι απαλλαγμένοι από όλες τις εξωτερικές και εσωτερικές δυνάμεις που ενεργούν πάνω τους, εκτός από τη βαρύτητα. Οι ανιχνευτές θα παρακολουθούν τις σχετικές θέσεις των κύβων με υψηλή ακρίβεια. Αυτές οι δοκιμές θα θέσουν τις βάσεις για μελλοντικά παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων στο διάστημα.
Δείτε το παρακάτω βίντεο για μια λεπτομερή περιγραφή και οπτικοποίηση του τρόπου λειτουργίας του LISA Pathfinder:
Το να βοηθάς το διαστημικό σκάφος να παραμείνει σταθερό είναι ύψιστης σημασίας για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, οπότε επίσης να δοκιμάσεις σε αυτήν την αποστολή είναι το Σύστημα Μείωσης Διαταραχών (DRS) της NASA, μια τεχνολογία προώθησης που επιτρέπει τη διαρκή προσαρμογή της θέσης του διαστημικού σκάφους έτσι ώστε το σύστημα να παραμένει κεντρικό δοκιμαστικοί κύβοι. Χρησιμοποιώντας λέιζερ, η θέση των ελεύθερα κυμαινόμενων μαζών δοκιμής θα μετρηθεί από το όργανο του ιντερφερόμετρου με ακρίβεια 100.000 του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας.
Και πάλι, το LISA Pathfinder δεν θα ανιχνεύσει άμεσα τα βαρυτικά κύματα, αλλά θα επιδείξει τις απαραίτητες τεχνολογίες για να τα παρατηρήσει. Το διαστημικό σκάφος τώρα θα υποβληθεί σε περίοδο λειτουργίας έξι εβδομάδων καθώς κατευθύνεται προς το Lagrange Point L1, περίπου 930.000 μίλια (1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα) από τη Γη προς την κατεύθυνση του Ήλιου. Στη συνέχεια θα πραγματοποιηθούν οκτώ μήνες επίδειξης τεχνολογίας.
Εάν όλα πάνε καλά, ένα μελλοντικό παρατηρητήριο διαστημικών σκαφών πλήρους κλίμακας θα μπορούσε να χρησιμοποιεί το ίδιο είδος αισθητήρων, αλλά θα στεγαζόταν σε τρία μεμονωμένα διαστημόπλοια που χωρίζονταν περίπου 600.000 μίλια (1 εκατομμύριο χιλιόμετρα). Στη συνέχεια, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να μετρήσουν πώς τα βαρυτικά κύματα αλλάζουν την απόσταση μεταξύ των δοκιμαστικών μαζών, κάτι που θα ήταν διαφορά στην κλίμακα των πικρόμετρων (ένα πικόμετρο είναι το ένα τρισεκατομμύριο του μέτρου).
Περισσότερες πληροφορίες: Ενημερωτικό δελτίο ESA LISA Pathfinder, JPL,
