Космічний гравітаційний детектор відпрацював вільне падіння

Інженери Європейського Космічного Агентства провели найточніший експеримент з вільного падіння в космосі. Для цього вчені використовували апарат LISA Pathfinder - тестовий супутник, створений для відпрацювання базових технологій майбутньої космічної гравітаційної обсерваторії eLISA. Про успіх повідомляє прес-реліз агентства.

Всередині апарату розташовуються два 46-міліметрових куби зі сплаву золота і платини, положення кожного з яких дуже точно визначається за допомогою лазерного інтерферометра. Завдання інженерів полягало в тому, щоб уникнути дії на куби будь-яких інших сил, крім гравітаційних - наприклад, окрема проблема полягала в тому, щоб компенсувати тиск електромагнітного випромінювання. Крім того, куби несуть у собі невеликий електричний заряд через різні причини - він також впливає на траєкторію їхнього руху.

Перші кріплення кубів вивільнили ще 3 лютого - вісім із десяти захоплень. Слідом за ними, 15 і 16 лютого, після серії тестів були відпущені останні два кріплення. Вони являють собою механізми захоплення, позиціонування і звільнення (GPRM), призначені для тонких маніпуляцій з вантажами - стартова швидкість об'єктів після вивільнення не перевищувала 18 міліметрів на годину. Протягом наступного тижня куби парили в декількох міліметрах від стін спеціальних камер, а інженери, за допомогою електростатичних сил, направляли їх так, щоб вантажі в точності слідували траєкторії космічного апарату.

19 лютого зовнішні електростатичні поля були прибрані і на куби перестали діяти гальмуючі сили. За словами вчених, до 22 лютого вдалося домогтися режиму вільного падіння вантажів, при якому космічний апарат може вільно маневрувати навколо них. Для цього системи безперервно зчитували точне положення кубів і використовували мікродвигуни, щоб один з кубів завжди знаходився в центрі. Важливо відзначити, що LISA Pathfinder знаходиться в точці Лагранжа L1, в якій дію гравітації Землі і Сонця повністю врівноважують один одного.

У майбутньому ці куби гратимуть роль кінців повіту інтерферометра eLISA - трьох супутників, розташованих за мільйон кілометрів один від одного. Два вантажі в кожному з них рухатимуться лише під дією гравітації, повторюючи кривизну простору. Виникнення гравітаційних хвиль змінить довжини чотирьох інтерферометрів, що і буде визначено приладами. Але повністю бути впевненими в тому, що аномалія, яка спостерігається, має гравітаційну природу можна лише в тому випадку, коли всі інші впливи виключені.

Запуск eLISA розрахований на 2034 рік. Очікується, що обсерваторія буде здатна зафіксувати гравітаційні хвилі набагато менших частот, ніж aLIGO, яка вперше поспостерігала явище. Період спостережуваних eLISA хвиль може становити близько сотні секунд. Такі сигнали можуть бути породжені бінарними зоряними системами в нашій Галактиці, а також злиттями надмасивних чорних дір в інших зіркових системах.