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欧洲空间引力波计划LISA:2034年发射,经费10亿欧

2018-01-24 09:13:11    澎湃新闻  参与评论()人

“我很高兴LISA这次‘考’得很好,现在我们准备进入下个阶段了。2018年的日程满是考试、调研和技术升级。”LISA联盟领导、德国爱因斯坦研究所所长Karsten Danzman说道。

(小标题)放大60万倍的LIGO

引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论。时间和空间在质量面前扭曲,时空在伸展和压缩的过程中,会产生振动传播开来,这些振动就是引力波。

2016年2月16日,在爱因斯坦提出广义相对论的百年纪念日上,激光干涉引力波观测台(LIGO)宣布成功探测到双黑洞并合产生的引力波,成为近年来当之无愧的头号科学事件。领导LIGO的三位美国物理学家也无悬念地捧走了2017年的诺贝尔奖。

不过,地面上的LIGO只能“听”到持续数毫秒的引力波,能探测到的引力波源也十分有限。如果能转战太空,脱离地球噪音的干扰,科学家们就能听到更清晰的时空律动。

空间项目一向价格不菲,经费日趋拮据的美国国家航空航天局(NASA)放弃独立的空间引力波计划,转而寻求与欧空局合作,提出了LISA计划。

LIGO的本质是两臂等长4公里的L型真空管,引力波经过会微小地扭曲真空管中的时空,使两臂各自发射的激光出现光程差。

而LISA设计由三颗卫星组成边长250万公里的等边三角形星座,引力波经过使得三边出现小于原子直径的变化,能利用激光干涉仪探测到。可以说,LISA的基本原理仿照了LIGO,只是探测臂放大了60万倍。

(小标题)LISA探路者

2011年,NASA宣布因经费问题退出联合项目,只能从人员及技术方面进行配合。欧空局开始主导LISA。

耗费数亿美元的LIGO项目从雏形到成功,经历了40多年的波折。面对经费更高、难度更大的空间引力波探测,欧空局步步为营,推进得十分谨慎。

2015年,欧空局发射技术验证卫星“LISA探路者”,对两个距离38厘米的载荷在自由落体中的运动进行测量,等于是将LISA数百万公里的激光干涉距离缩短到了38厘米。实验的降噪精度超过了目标精度的5倍,达到LISA所需的25%。

2017年,LISA入选欧空局“宇宙观十年计划(2015-2025)”中最高的L级任务,经费上限10.5亿欧元。

此后,LISA还要通过欧空局的层层审核,方能提上发射日程。这次的任务审核,主要是对项目整体的任务设计可行性进行考察,确认LISA能充分实现科学目标;现阶段技术水平能满足任务要求;确认卫星、地面段载荷和发射器之间的相互配合。

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