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欧洲航天局将于年底发射LISA探路者引力波探测器

2015-10-13 17:52   浏览:3183 次
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LISA探路者引力波探测器

图:LISA探路者引力波探测器

欧洲航天局(ESA)计划在今年年底发射LISA探路者引力波探测器。该探测器已于近日运抵圭亚那航天中心,做最后的发射前准备。

LISA探路者引力波探测器,耗资4.3亿欧元,重1910千克,计划于12月2日12时15分(北京时间)使用织女星运载火箭发射。

织女星运载火箭,将会把LISA探路者引力波探测器送入椭圆轨道,然后探测器依靠自身的动力系统通过六次点火,到达太阳-地球L1拉格朗日点。

此次发射的LISA探路者探测器,是LISA的前期任务,主要用于技术演示、验证和实验。

什么是引力波

根据爱因斯坦的广义相对论,大质量天体的合并、碰撞等事件可以形成强大的引力波,如同时空中的涟漪。引力波的形成过程虽然涉及到黑洞、超新星等天体事件,但传递到地球时却变得非常微弱,需要更加精密的仪器才能探测到引力波。

LISA引力波探测器

LISA引力波探测器,将由三个绕太阳公转的探测器组成,它们置于边长为500万千米的三角形的三个顶点上。然后使用1瓦的激光和30厘米的望远镜来测量悬浮在每个探测器中金属立方体之间相对位置的变化。其测量的精度可以达到10皮米(也就是1/10埃,远小于一个原子的大小)。

比探测器更至关重要的是其搭载的设备:6块边长为4.6厘米的金-铂立方体,它们各自悬浮在“Y”形仪器舱的每个上臂之中。这些就是LISA的“检验物质”,在时空弯曲和伸缩使它们可以自由的漂移。为了LISA的正常运转,每个2千克重的立方体都必须沿独立的轨道绕太阳转动。探测器会把它们隔离在真空室内,并将使用必要的硬件——激光和小望远镜——来监测它们相对位置的波动。

LISA引力波探测器工作示意图

图:LISA引力波探测器工作示意图

当它们在太空中运动时,每一个探测器都会监测与另外两个探测器之间相对位置的变化,而不是去测量绝对距离。其目的就是用来探测大质量天体互相绕转时所引发的时空周期性膨胀和收缩。每个探测器的光学系统会制造出每秒钟切换1百万条暗条纹的高速变化干涉图样。时空波动会或多或少的交替加强或者减弱这些干涉图样。通过这些干涉图样的变化,就可以发现引力波。

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