这个探测器为研究来自太空的引力波铺平了道路——现在它被关闭了
昨天，欧洲航天局（European Space Agency）告别了为研究宇宙的一种新方法铺平道路的航天器：LISA Pathfinder，这是一种汽车大小的探测器，一直在测试探测来自太空的时空结构（称为引力波）波纹所需的技术。丽莎探路者号在六月完成了它的任务，取得了巨大的成功。现在，欧空局已经关闭了飞船，并将其送上远离地球的轨道——这样飞船就不会成为另一块干扰未来任务的太空垃圾。
“丽莎探路者”一直被认为是未来激光干涉仪空间天线（简称“丽莎”）任务的开场白。计划在2030年发射，丽莎将由三个航天器组成，它们将生活在围绕太阳的轨道上，并形成第一个用于探测引力波的太空天文台。
到目前为止，从地球上探测到的引力波只有几次，但像丽莎这样的太空探测器可能探测到更多的引力波。这是因为探测这些时空涟漪是一个极其微妙的过程，涉及到测量远距离物**置的微小变化。地球只有这么多的空间可以用来探测，它是一个相当活跃的地方，充满了振动和力量，可以扰乱这些微小的测量。太空中的这种“噪音”比地球小得多。它也有更大的空间来展开检测，使其更加理想。
尽管如此，建立一个基于太空的引力波探测器是一项极其复杂的工程壮举，涉及到以前从未在太空中使用过的新技术。一旦丽莎进入太空，如果出了什么问题，就没有办法解决。这就是为什么欧空局在2015年底启动了LISA探路者任务：测试将用于LISA的关键技术，以及更好地了解航天器在太空环境中的体验。欧空局的工程师们现在可以利用他们从LISA探路者那里学到的知识，尽可能创造LISA的最佳版本。
美国宇航局戈达德航天飞行中心的天体物理学家艾拉·索普（Ira Thorpe）曾在LISA任务中与欧空局进行过广泛合作，他告诉《边缘报》（the Verge），“如果有些东西不起作用，你就不能尝试新技术。”你必须绝对确保每件事第一次都能成功，否则你就完蛋了。”
LISA的工作实际上有点像位于华盛顿和路易斯安那州的激光干涉仪引力波观测站（LIGOs），该观测站在2015年进行了有史以来第一次引力波探测。这些设施专门设计用于接收来自遥远宇宙中快速移动的大质量物体的波。事实上，任何移动的东西都会在时空中产生涟漪——从一个人走在街上到一颗绕轨道运行的行星。但是这些类型的波太弱了，在地球上无法探测到。超大质量的物体移动得难以置信的快，就像黑洞围绕着彼此旋转，产生了我们可以测量到的更大的波，但是当这些波到达地球时，它们的大小已经减小了很多，这意味着我们需要特殊的仪器来接收它们：LIGOs。
每个LIGO的形状都像一个巨大的“L”。L的每一条线都是一条2.5英里长的隧道，两端都悬挂着镜子。反射镜测量引力波通过的时间：通过的引力波会使每个反射镜稍微移动，只有质子大小的万分之一。用激光测量反射镜的运动；激光反弹所需的时间长度显示了波是否经过。
LISA接受了LIGO的相同概念，并将其放大了很多。在太空中，三个LISA太空船将彼此相距150万英里，形成一个三角形。激光束将把每辆车与另外两辆车连接起来。然而，这些激光不会从反射镜上反弹，而是会击中基本上独立漂浮在航天器内部的金-铂立方体。当一个波经过时，激光可以测量立方体周围的时空位移，而立方体似乎在移动。
为了工作，这些立方体必须处于不断自由下落的状态；它们不能接触屏蔽它们的航天器，必须不受外界力量的干扰，如太阳辐射或微小粒子。因此立方体将生活在航天器内部的一个小洞里，这个洞将不断用超小型推进器调整它们的位置，这样立方体和航天器就不会接触。索普说，这些小发动机非常小，产生的推力只有30微牛顿，相当于一只蚊子的重量。他说，一个全力发射的推进器“就像一只蚊子降落在飞船的一侧，并轻轻移动它”。
LISA Pathfinder演示了它可以使两个金色立方体保持恒定的自由落体状态。这项任务还让科学家们建立了一个模型，来衡量航天器在太空中能承受多大的噪音，并且还能正常工作。索普说，这对于在未来十年建造“丽莎”号飞船至关重要。如果丽莎的设计有任何改变，工程师们将确切地知道对航天器的哪些改变是可以接受的，哪些改变将妨碍飞行器正常工作。
但和丽莎一起前进意味着让丽莎的探路者安息。到美国东部时间昨天下午2点，任务小组已经向飞船发出了所有的最后命令，关闭了飞船的所有仪器和无线电天线。LISA Pathfinder距离地球有一百万英里，但仍有可能来自宇宙飞船的无线电波会干扰其他卫星通信和射电望远镜。因此，欧空局在4月份启动了该飞行器的推进器，并将其送入环绕太阳的轨道。这样一来，在未来100年里，它接近月球和地球的可能性就非常小了。
由于丽莎探路者，欧空局感到非常有信心丽莎，这可能有助于拿起全新类型的波。由于它能覆盖的距离很远，丽莎也许能捡起移动速度比利戈所能看到的要慢得多的巨大物体。LISA可能会看到星系中心超大质量黑洞的缓慢合并，或者超密集恒星的缓慢螺旋状相互靠近。当这些物体结合在一起时，它们开始以越来越快的速度相互旋转，最后以爆发力合并。甚至有可能丽莎在利戈看到黑洞合并之前就能看到。
索普说：“我们将能够知道合并将在哪一天、哪一天发生。”它改变了范式。。。我们将能够提前通知您，并提供大致的去处。”
- 发表于 2021-05-29 03:10
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