Το LISA Pathfinder καθ’οδόν για την εύρεση βαρυτικών κυμάτων

Το LISA Pathfinder της ESA εκτοξεύθηκε νωρίτερα σήμερα σε έναν πύραυλο Vega από την Ευρωπαϊκό κοσμοδρόμιο στο Κουρού της Γαλλικής Γουιάνας, κάνοντας την αρχή της διαδρομής του για να παρουσιάσει την τεχνολογία για την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων από το διάστημα.

Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον ιστό του χωροχρόνου, που προβλέφθηκαν πριν από έναν αιώνα από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, που δημοσιεύθηκε στις 2 Δεκ, 1915.

Η θεωρία του Αϊνστάιν προβλέπει ότι αυτές οι διακυμάνσεις θα πρέπει να είναι καθολικές, που παράγονται από την επιτάχυνση τεράστιων αντικειμένων. Ωστόσο, δεν έχουν εντοπιστεί άμεσα μέχρι σήμερα, επειδή είναι τόσο μικροσκοπικές. Για παράδειγμα, οι κυματισμοί που εκπέμπονται από ένα τροχιακό ζευγάρι μαύρων τρυπών θα τέντωνε έναν χάρακα μήκους ενός εκατομμυρίου χιλιομέτρων, λιγότερο από το μέγεθος ενός ατόμου.

Το LISA Pathfinder θα δοκιμάσει την εξαιρετική τεχνολογία που απαιτείται για να παρατηρήσει τα βαρυτικά κύματα από το διάστημα. Στον πυρήνα του βρίσκεται ένα ζεύγος πανομοιότυπων κύβων 46 χιλιοστών από χρυσό-λευκόχρυσο, διαχωρισμένα μεταξύ τους κατά 38 εκατοστά, τα οποία θα είναι απομονωμένα από όλες τις εξωτερικές και εσωτερικές δυνάμεις που ενεργούν πάνω τους, εκτός από μία: τη βαρύτητα.

Η αποστολή θα θέσει αυτούς τους κύβους στην καθαρότερη ελεύθερη πτώση που έχει γίνει ποτέ στο διάστημα και θα παρακολουθεί τις σχετικές τους θέσεις με εκπληκτική ακρίβεια, θέτοντας τα θεμέλια για παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων στο διάστημα.

Τέτοιες μελλοντικές αποστολές θα είναι βασικοί συνεργάτες των επίγειων σταθμών που ήδη ψάχνουν για αυτούς τους δυσδιάκριτους κοσμικούς αγγελιοφόρους. Τα διαστημικά και επίγεια πειράματα είναι ευαίσθητα σε διαφορετικές πηγές βαρυτικών κυμάτων, και δίνοντας και οι δύο πρόσβαση σε νέες δυνατότητες για τη μελέτη μερικών από τα πιο ισχυρά φαινόμενα στο Σύμπαν.

Ο εκτοξευτής Vega εκτοξεύθηκε στις 4:04 GMT (6:04 ώρα Ελλάδος). Περίπου επτά λεπτά αργότερα, μετά το διαχωρισμό των τριών πρώτων σταδίων, η πρώτη ανάφλεξη του ανώτερου σταδίου του Vega προώθησε το LISA Pathfinder σε χαμηλή τροχιά, ακολουθούμενη από άλλη μια ανάφλεξη περίπου μία ώρα και σαράντα λεπτά κατά την πτήση.

Το διαστημικό σκάφος διαχωρίστηκε από το ανώτερο στάδιο στις 5:49 GMT (7:49 ώρα Ελλάδος). Κατόπιν οι ελεγκτές στο κέντρο επιχειρήσεων της ESA στο Ντάρμσταντ της Γερμανίας εδραίωσαν τον έλεγχο.

Κατά τη διάρκεια των επόμενων δύο εβδομάδων, το διαστημόπλοιο θα αυξήσει το υψηλότερο σημείο της τροχιάς του με έξι κρίσιμες αναφλέξεις.

Η τελική ανάφλεξη θα ωθήσει το διαστημικό σκάφος προς την επιχειρησιακή θέση του, σε τροχιά γύρω από ένα σταθερό εικονικό σημείο στο διάστημα που ονομάζεται L1, περίπου στα 1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη προς τον Ήλιο.

Το LISA Pathfinder αναμένεται να φθάσει στην επιχειρησιακή τροχιά του περίπου 10 εβδομάδες μετά την εκτόξευση, στα μέσα Φεβρουαρίου. Μετά τους τελικούς ελέγχους, θα ξεκινήσει την εξάμηνη επιστημονική αποστολή του στις αρχές του Μαρτίου.

Καθ ‘οδόν προς την τελική τροχιά, οι δύο κύβοι θα απελευθερωθούν από τους μηχανισμούς ασφάλισης που τους κρατούσαν κατά την εκτόξευση και τον περίπλου. Μόλις βρεθεί σε τροχιά γύρω από το L1, οι τελικοί μηχανισμοί θα ξεκλειδώσουν και οι κύβοι δεν θα είναι πλέον σε μηχανική επαφή με το διαστημόπλοιο.

Ένα πολύπλοκο σύστημα ακτίνων λέιζερ που ταλαντεύονται μεταξύ των δύο κύβων θα μετρήσουν πόσο κοντά στην πραγματική ελεύθερη πτώση βρίσκονται μέσα σε ένα δισεκατομμυριοστό του χιλιοστού – δεν έχει επιτευχθεί ποτέ στο παρελθόν στο διάστημα.

“Η θεμελιώδης έρευνα προσπαθεί να κατανοήσει τον κόσμο μας”, λέει ο Johann-Dietrich Woerner, ο Γενικός Διευθυντής της ESA.

“Τα θεωρητικά αποτελέσματα του Αϊνστάιν είναι ακόμα πολύ εντυπωσιακά. Με το LISA Pathfinder θα προσπαθήσουμε να κάνουμε ένα ακόμα βήμα για την επιβεβαίωση μιας από τις προβλέψεις του Αϊνστάιν: τα βαρυτικά κύματα”.

Το ίδιο το διαστημικό σκάφος θα είναι ένα ενεργό κομμάτι του πειράματος, το αναφλέγοντας μικροσκοπικούς προωθητήρες περίπου 10 φορές το δευτερόλεπτο για να ρυθμίσει τη θέση του και να αποφύγει την επαφή με τους κύβους, προστατεύοντας τους έτσι από τυχόν δυνάμεις που θα τους αποτρέψουν από το να κινηθούν κάτω από την επίδραση της βαρύτητας και μόνο.

Εάν αυτές οι εξαιρετικές υψηλής-ακρίβειας μετρήσεις και εργασίες μπορέσουν να επιτευχθούν με το LISA Pathfinder, θα ανοίξει η πόρτα για την οικοδόμηση ενός μελλοντικού διαστημικού παρατηρητηρίου, ικανό να ανιχνεύει τις διαταραχές λεπτών στο χωροχρόνο που παράγονται από τα βαρυτικά κύματα, τα οποία αναμένεται να είναι μερικές δεκάδες ενός δισεκατομμυριοστού του χιλιοστού σε αποστάσεις εκατομμυρίων χιλιομέτρων.

“Τα βαρυτικά κύματα είναι το επόμενο σύνορο για τους αστρονόμους. Ήδη βλέπουμε το Σύμπαν στο ορατό φως για χιλιετίες και σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα μόλις τον περασμένο αιώνα”, λέει ο Alvaro Giménez Cañete, Διευθυντής της Επιστημονικής και Ρομποτικής Εξερεύνησης της ESA.

“Αλλά ελέγχοντας τις προβλέψεις που έκανε ο Αϊνστάιν εκατό χρόνια πριν με το LISA Pathfinder ανοίγουμε το δρόμο προς ένα ριζικά νέο παράθυρο στο Σύμπαν.”

Το LISA Pathfinder θα λειτουργεί ως εργαστήριο φυσικής στο διάστημα. Σε μια έντονη περίοδο έξι μηνών, οι επιστήμονες της αποστολής θα αναλύσουν τα δεδομένα που θα ληφθούν στη Γη από τις επιχειρήσεις κάθε ημέρας, για να σχεδιάσουν τα πειράματα που πρέπει να εκτελεστούν στο δορυφόρο κατά τη διάρκεια των επόμενων ημερών.

“Μετά από πολλά χρόνια ανάπτυξης και δοκιμών στο έδαφος, ανυπομονούμε για την τελική δοκιμή, η οποία μπορεί να τρέξει μόνο στο διάστημα,” λέει ο Paul McNamara, επιστήμονας του έργου LISA Pathfinder της ESA.

“Σε λίγες εβδομάδες, θα διερευνήσουμε την ίδια τη φύση της βαρύτητας στο διάστημα, κερδίζοντας την εμπιστοσύνη για την κατασκευή μιας πλήρους κλίμακας διαστημικού παρατηρητηρίου για τη μελέτη της βαρύτητας Σύμπαν στο μέλλον.”

Μια βιομηχανική ομάδα που καθοδηγείται από τον κύριο ανάδοχο, την Airbus Defence & Space Ltd, κατασκεύασε το διαστημικό σκάφος. Η Airbus Defence & Space GmbH παρείχε το ενσωματωμένο ωφέλιμο φορτίο LISA Technology Package και μια κοινοπραξία ευρωπαϊκών επιχειρήσεων και ερευνητικών ιδρυμάτων παρείχαν τα υποσυστήματά του. Η NASA του παρείχε επιπλέον hardware και software που συμβάλλει στην αποστολή επικυρώνοντας μια εναλλακτική τεχνολογική προσέγγιση για την αποφυγή το διαστημικό σκάφος να έρθει σε επαφή με τις μάζες δοκιμής.

“Η ενοποίηση του LISA Pathfinder έθεσε πολλές προκλήσεις, και είμαστε ιδιαίτερα ευτυχείς που βλέπουμε το πρωτοποριακό μηχάνημα μας τελικά στο διάστημα, έτοιμο να ξεκινήσει το ταξίδι του στην L1, όπου θα ανοίξει το δρόμο για μια νέα κατηγορία μελλοντικών διαστημικών έργων”, καταλήγει ο César García Marirrodriga, διευθυντής του προγράμματος LISA Pathfinder της ESA.

Σχετικά με τον εκτοξευτή

Η εκτόξευση του LISA Pathfinder ήταν η τελευταία από τις πέντε πτήσεις που πρόκειται να αποδείξουν την ικανότητα και την ευελιξία του συστήματος του εκτοξευτή Vega, ως μέρος του προγράμματος Verta της ESA – Research and Technology Accompaniment.

Κατά τη διάρκεια του προγράμματος Verta, ο Vega έχει επιβεβαιώσει την ευελιξία του, προσφέροντας ωφέλιμα φορτία σε διάφορες τροχιές, αποδεικνύοντας το πλήρες εύρος του για πιθανές αποστολές.

Η ESA ήταν υπεύθυνη για όλες τις αποστολές Verta, που ενίσχυσαν και βελτίωσαν τη διαμόρφωση του συστήματος εκτόξευσης και των λειτουργιών του.

Οι εκτοξεύσεις Vega το 2015 (IXV, Sentinel-2A και LISA Pathfinder) επέδειξαν την ικανότητα του συστήματος να φτάσει τις τρεις αποστολές ετησίως, παρέχοντας εμπιστοσύνη στους πελάτες και βοηθώντας την Arianespace να διατηρήσει την ηγετική της θέση σε αυτόν τον τομέα της αγοράς.

Το πρόγραμμα του εκτοξευτή Vega είναι πλέον πλήρως καταρτισμένο και έτοιμο για εμπορική εκμετάλλευση από την Arianespace.

ESA Ελλάδα

Comments are closed