這個探測器為研究來自太空的引力波鋪平了道路——現在它被關閉了
昨天，歐洲航天局（European Space Agency）告別了為研究宇宙的一種新方法鋪平道路的航天器：LISA Pathfinder，這是一種汽車大小的探測器，一直在測試探測來自太空的時空結構（稱為引力波）波紋所需的技術。麗莎探路者號在六月完成了它的任務，取得了巨大的成功。現在，歐空局已經關閉了飛船，並將其送上遠離地球的軌道——這樣飛船就不會成為另一塊幹擾未來任務的太空垃圾。
“麗莎探路者”一直被認為是未來鐳射干涉儀空間天線（簡稱“麗莎”）任務的開場白。計劃在2030年發射，麗莎將由三個航天器組成，它們將生活在圍繞太陽的軌道上，並形成第一個用於探測引力波的太空天文臺。
到目前為止，從地球上探測到的引力波只有幾次，但像麗莎這樣的太空探測器可能探測到更多的引力波。這是因為探測這些時空漣漪是一個極其微妙的過程，涉及到測量遠距離物**置的微小變化。地球只有這麼多的空間可以用來探測，它是一個相當活躍的地方，充滿了振動和力量，可以擾亂這些微小的測量。太空中的這種“噪音”比地球小得多。它也有更大的空間來展開檢測，使其更加理想。
儘管如此，建立一個基於太空的引力波探測器是一項極其複雜的工程壯舉，涉及到以前從未在太空中使用過的新技術。一旦麗莎進入太空，如果出了什麼問題，就沒有辦法解決。這就是為什麼歐空局在2015年底啟動了LISA探路者任務：測試將用於LISA的關鍵技術，以及更好地瞭解航天器在太空環境中的體驗。歐空局的工程師們現在可以利用他們從LISA探路者那裡學到的知識，盡可能創造LISA的最佳版本。
美國宇航局戈達德航天飛行中心的天體物理學家艾拉·索普（Ira Thorpe）曾在LISA任務中與歐空局進行過廣泛合作，他告訴《邊緣報》（the Verge），“如果有些東西不起作用，你就不能嘗試新技術。”你必須絕對確保每件事第一次都能成功，否則你就完蛋了。”
LISA的工作實際上有點像位於華盛頓和路易斯安那州的鐳射干涉儀引力波觀測站（LIGOs），該觀測站在2015年進行了有史以來第一次引力波探測。這些設施專門設計用於接收來自遙遠宇宙中快速移動的大質量物體的波。事實上，任何移動的東西都會在時空中產生漣漪——從一個人走在街上到一顆繞軌道執行的行星。但是這些型別的波太弱了，在地球上無法探測到。超大質量的物體移動得難以置信的快，就像黑洞圍繞著彼此旋轉，產生了我們可以測量到的更大的波，但是當這些波到達地球時，它們的大小已經減小了很多，這意味著我們需要特殊的儀器來接收它們：LIGOs。
每個LIGO的形狀都像一個巨大的“L”。L的每一條線都是一條2.5英里長的隧道，兩端都懸掛著鏡子。反射鏡測量引力波透過的時間：透過的引力波會使每個反射鏡稍微移動，只有質子大小的萬分之一。用鐳射測量反射鏡的運動；鐳射反彈所需的時間長度顯示了波是否經過。
LISA接受了LIGO的相同概念，並將其放大了很多。在太空中，三個LISA太空船將彼此相距150萬英里，形成一個三角形。鐳射束將把每輛車與另外兩輛車連線起來。然而，這些鐳射不會從反射鏡上反彈，而是會擊中基本上獨立漂浮在航天器內部的金-鉑立方體。當一個波經過時，鐳射可以測量立方體周圍的時空位移，而立方體似乎在移動。
為了工作，這些立方體必須處於不斷自由下落的狀態；它們不能接觸遮蔽它們的航天器，必須不受外界力量的幹擾，如太陽輻射或微小粒子。因此立方體將生活在航天器內部的一個小洞裡，這個洞將不斷用超小型推進器調整它們的位置，這樣立方體和航天器就不會接觸。索普說，這些小發動機非常小，產生的推力只有30微牛頓，相當於一隻蚊子的重量。他說，一個全力發射的推進器“就像一隻蚊子降落在飛船的一側，並輕輕移動它”。
LISA Pathfinder演示了它可以使兩個金色立方體保持恆定的自由落體狀態。這項任務還讓科學家們建立了一個模型，來衡量航天器在太空中能承受多大的噪音，並且還能正常工作。索普說，這對於在未來十年建造“麗莎”號飛船至關重要。如果麗莎的設計有任何改變，工程師們將確切地知道對航天器的哪些改變是可以接受的，哪些改變將妨礙飛行器正常工作。
但和麗莎一起前進意味著讓麗莎的探路者安息。到美國東部時間昨天下午2點，任務小組已經向飛船發出了所有的最後命令，關閉了飛船的所有儀器和無線電天線。LISA Pathfinder距離地球有一百萬英里，但仍有可能來自宇宙飛船的無線電波會幹擾其他衛星通訊和射電望遠鏡。因此，歐空局在4月份啟動了該飛行器的推進器，並將其送入環繞太陽的軌道。這樣一來，在未來100年裡，它接近月球和地球的可能性就非常小了。
由於麗莎探路者，歐空局感到非常有信心麗莎，這可能有助於拿起全新型別的波。由於它能覆蓋的距離很遠，麗莎也許能撿起移動速度比利戈所能看到的要慢得多的巨大物體。LISA可能會看到星系中心超大質量黑洞的緩慢合併，或者超密集恆星的緩慢螺旋狀相互靠近。當這些物體結合在一起時，它們開始以越來越快的速度相互旋轉，最後以爆發力合併。甚至有可能麗莎在利戈看到黑洞合併之前就能看到。
索普說：“我們將能夠知道合併將在哪一天、哪一天發生。”它改變了正規化。。。我們將能夠提前通知您，並提供大致的去處。”
- 發表於 2021-05-29 03:10
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