LISA Pathfinder
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 24. maj 2020; checks kræver 16 redigeringer .LISA Pathfinder er en afsluttet rummission af European Space Agency (ESA) for at teste de teknologier, der kræves til den planlagte konstruktion af Laser Interferometer Space Antenna ( LISA ). Målet med LISA - missionen , der er planlagt til at lancere i 2034, er at være i stand til at detektere gravitationsbølger og teste generel relativitet . Tidligere var Pathfinder-projektet kendt som Small Missions for Advanced Research in Technology-2 ( SMART-2 ) [1] . Opsendelsen af Vega løfteraket fandt sted kl. 04:04 (UTC) den 3. december 2015 fra Kourou- lanceringsstedet i Fransk Guyana [2] .
Det omtrentlige budget for LISA Pathfinder-missionen var 400 millioner euro [3] .
Resultatet af LISA Pathfinders arbejde var bekræftelsen af gyldigheden af LISA's mission.
Eksperimentets koncept
Rumfartøjer, der kun bevæger sig under påvirkning af gravitationskræfter, og de resterende kræfter, så vidt muligt, kompenseres af mikrothrusters arbejde, kaldes satellitter fri for drift (Zero-drag-satellitter eller trækfri satellitter). Ideen om deres skabelse er ikke på nogen måde ny Pugh og Lange, 1964), de er blevet skabt før (DISCOS, 1972), siden begyndelsen af rumalderen. [4] Især er de af betydelig militær og anvendt betydning for højpræcisionsbestemmelse af Jordens gravitationspotentiale, hvilket igen er vigtigt, når man målretter mod interkontinentale ballistiske missiler . Denne klasse af rumfartøjer bruger en testmasse, der kan bevæge sig gennem rummet uafhængigt, men beskyttet af rumfartøjet. Denne masse og et sæt instrumenter, der registrerer dens position i rummet, kan betragtes som et accelerometer, der måler rumfartøjets acceleration. Arbejdet med mikromotorer koordineret med accelerometeret gør det muligt at holde enheden som helhed tæt på den ideelle bane.
Samtidig er LISA Pathfinder en mission for at bevise selve konceptet, en teknologisk demonstration, der skulle bevise, at nøjagtigheden af teknologien har nået det niveau, der er nødvendigt for den videre implementering af et fuldgyldigt observatorium til observation af gravitationsbølger . Hertil bruges to accelerometre af samme type på én gang, dvs. to bruger testmasser og to sæt relateret udstyr, og målefejlene estimeres som forskellen mellem deres aflæsninger.
Det primære formål med dette apparat er at måle bevægelsesafvigelser fra geodætiske linjer . Et betydeligt antal eksperimenter med gravitationsfysik kræver måling af den relative acceleration mellem testlegemer i frit fald [5] .
LISA Pathfinder ville placere to løse testlegemer i næsten perfekt frit fald og ville overvåge og måle deres relative bevægelse med hidtil uset nøjagtighed. Rumfartøjet skulle beskytte testlegemerne, der var placeret inde i det, mod ydre påvirkninger. Det skulle være "det mest fredelige sted i solsystemet" [6] .
Den meget nøjagtige sporing af to testlegemer ved hjælp af optisk interferometri burde have gjort det muligt for videnskabsmænd at bestemme den relative acceleration af to testlegemer placeret 38 cm fra hinanden inde i det samme rumfartøj. Konceptet med LISA Pathfinder er at skabe en eksperimentelt baseret fysisk model af alle forstyrrende effekter, såsom tilfældige kræfter og påvirkningen af optiske målinger, som begrænser muligheden for at studere testlegemer under ideelle frit faldsforhold. Målinger af den relative position af sådanne kroppe bør forbedres til den næste LISA- mission [7] .
Dette rumfartøj vil især kontrollere:
- muligheden for trådløs positionskontrol af et rumfartøj med to testmasser;
- gennemførligheden af laserinterferometri i det ønskede frekvensområde (og dette er ikke muligt på jordens overflade);
- pålidelighed og holdbarhed af forskellige komponenter - sensorer, mikromotorer, lasere og optik.
Til den næste LISA-mission vil testlegemer være i form af terninger, der vejer omkring 2 kg hver, og vil blive indeholdt i to separate rumfartøjer med en afstand på 2,5 millioner kilometer fra hinanden.
Resultaterne og teknologierne fra LISA Pathfinder-missionen vil danne grundlag for et rumbåret gravitationsbølgeobservatorium, der skal opsendes i 2034 som ESA's tredje L-klasse mission i sit Cosmic Vision -program for at udforske videnskaben om "gravitationsuniverset" [8] .
Konstruktion
I henhold til kontrakten, der er underskrevet med European Space Agency, bliver LISA Pathfinder-rumfartøjet designet af Airbus Defence and Space division i Stevenage ( UK ). Sonden vil bære den europæiske "LISA-teknologipakke", som omfatter inertisensorer, et interferometer og tilhørende instrumentering. Også to berøringsfri kontrolsystemer: det europæiske bruger koldgasmikromotorer (svarende til dem, der bruges i Gaia - rumfartøjet ), og det amerikanske "perturbation reduction system" bruger lidt forskellige sensorer og et elektromotorisk kraftsystem baseret på ioniserede kolloiddråber accelereret i et elektrisk felt. [9] . Den kolloide thruster blev designet af Busek og leveret til Jet Propulsion Laboratory (JPL) til integration med rumfartøjet [10] .
Værktøjssæt
LISA-teknologipakken er samlet i den tyske afdeling af Airbus Defence and Space, men selve værktøjerne og komponenterne leveres af forskellige institutioner fra hele Europa. Støjdæmpningsspecifikationerne for et interferometer er meget stringente, hvilket betyder, at interferometerets fysiske reaktion på skiftende miljøforhold, såsom temperatur, skal minimeres.
Miljøfaktorer
I den næste eLISA-mission vil miljøfaktorer påvirke målingerne foretaget af interferometeret. Sådanne miljøfaktorer omfatter tilfældige elektromagnetiske felter og temperaturgradienter, som kan være forårsaget af ujævn opvarmning af rumfartøjet under påvirkning af Solen eller endda opvarmede instrumenter inde i selve rumfartøjet. Derfor er LISA Pathfinder designet til at afsløre, hvordan miljøfaktorer ændrer adfærden af interne sensorer og andre instrumenter. LISA Pathfinder vil blive lanceret med en omfattende pakke af instrumenter, der er i stand til at måle temperatur og magnetiske felter fra både testmasser og optiske instrumenter. Rumfartøjet er endda udstyret med udstyr til kunstig stimulering af systemet: det indeholder varmeelementer, der kan fordele varmen ujævnt inde i sonden og derved forårsage forvrængning af data fra optisk udstyr og give forskerne mulighed for at se, hvordan måleresultaterne ændrer sig med temperaturen variationer [11] .
Rumfartøjskontrol
LISA Pathfinder-missionen vil blive styret fra European Space Operations Center (ESOC) i Darmstadt , Tyskland, mens videnskabelige og teknologiske operationer vil blive styret fra European Space and Astronomical Research Center (ESAC) i Madrid, Spanien [12] .
Internationalt samarbejde
Forberedelsen og implementeringen af LISA Pathfinder-missionen varetages af ESA . Denne proces involverer også europæiske rumvirksomheder og forskningsinstitutter fra Frankrig, Tyskland, Italien, Holland, Spanien, Schweiz, Storbritannien, samt den amerikanske rumfartsorganisation NASA [13] .
Mission
Rumfartøjet blev først opsendt i lav kredsløb om Jorden . Derfra udførte den kortvarige boosts med sine thrustere, hver gang den passerede perigeum , og hævede langsomt sin apogee , indtil den kredsede i nærheden af L 1 Lagrange-punktet mellem Jorden og Solen i januar 2016 [14] [15] . 1. marts 2016 begyndte Lisa Pathfinder at tage målinger.
Den 9. marts begyndte LISA Pathfinder sin officielle videnskabelige mission. [16]
Den 7. juni 2016 præsenterede ESA de første resultater af en to-måneders arbejdsfase. De viste, at teknologien udviklet til det videnskabelige gravitationsobservatorium oversteg forventningerne. To terninger i midten af rumfartøjet, der kun er under indflydelse af gravitationskræfter og ikke forstyrres af andre kræfter, gjorde det muligt at opnå en nøjagtighed af målinger af gravitationsforstyrrelser 5 gange højere end de oprindelige krav til LISA Pathfinder. [17] [18] [19]
LISA Pathfinder blev deaktiveret den 30. juni 2017. [20]
LISA, eLISA
En vis forvirring skabes af, at flere lignende projekter/koncepter på én gang er kendt som LISA. LISA gravbølgedetektoren blev først udviklet af NASA som LISA-projektet, derefter blev dette NASA-projekt lukket, men i stedet blev et lignende europæisk eLISA-projekt foreslået, men mindre og billigere. Efter lanceringen af LISA Pathfinder blev der dog udvalgt og godkendt et dyrere projekt med størrelser mellem NASAs LISA og eLISA, som igen fik navnet LISA.
Noter
- ↑ Lisa Pathfinder lancerer for at teste 'ripples ' teknologi i rummet . BBC (3. december 2015). Hentet: 3. december 2015.
- ↑ Vega-raketten med en ukrainsk motor opsendt for sjette gang fra Kourou-kosmodromen // Lenta.ru, 2015-12-03
- ↑ LISA Pathfinder skal fortsætte på trods af 100 % omkostningsvækst . Space News (22. juni 2011).
- ↑ Trækfri CubeSat - Satellitmissioner - eoPortal Directory
- ↑ Videnskabsmål for LISA Pathfinder Arkiveret 21. oktober 2014. // eLISAscience.org
- ↑ LISA Pathfinder - det mest stille sted i solsystemet . scienceface.org .
- ↑ LISA Pathfinder Science . eLISAscience.org . Hentet 9. juli 2014. Arkiveret fra originalen 21. oktober 2014.
- ↑ ESA's nye vision om at studere det usynlige univers . www.esa.int . Hentet: 26. juni 2014.
- ↑ Ziemer, JK; og Merkowitz, SM: "Microthrust Propulsion of the LISA Mission," AIAA-2004-3439, 40. AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Fort Lauderdale FL, 11.-14. juli 2004.
- ↑ Rovey, J. Propulsion and Energy: Electric Propulsion (Year in Review, 2009) . Aerospace America, december 2009, s. 44. Arkiveret fra originalen den 8. december 2015.
- ↑ LISA Pathfinder-teknologi . eLISAscience.org . Hentet 9. juli 2014. Arkiveret fra originalen 21. oktober 2014.
- ↑ LISA Pathfinder: Faktaark . ESA . Hentet: 20. april 2009.
- ↑ LISA Pathfinder internationale partnere . eLISAscience.org . Hentet 7. september 2015. Arkiveret fra originalen 26. september 2015.
- ↑ LISA Pathfinder: Operationer .
- ↑ LISA Pathfinder: Missionshjem . ESA . Hentet: 5. februar 2011.
- ↑ ESA: LPF Gravity Observatory begyndte sit videnskabelige arbejde i rummet // 03/09/16
- ↑ M. Armano et al. Sub-Femto-g frit fald for rumbaserede gravitationsbølgeobservatorier: LISA Pathfinder Results // Physical Review Letters : journal . - 2016. - Bd. 116 , nr. 23 . — S. 231101 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.231101 . - . — PMID 27341221 .
- ↑ LISA Pathfinder overgår forventningerne . ESA (7. juni 2016). Hentet: 7. juni 2016.
- ↑ LISA Pathfinder overgår forventningerne . Benjamin Knispel . elisascience.org (7. juni 2016). Hentet 7. juni 2016. Arkiveret fra originalen 3. august 2016.
- ↑ LISA Pathfinder vil afslutte en banebrydende mission . ESA Videnskab og Teknologi . ESA (20. juni 2017). Hentet: 17. august 2017.
Links
- eLISA Hjemmeside og LISA Pathfinder
- LISA Pathfinder-video på eLISAscience.org
- LISA Pathfinder mission hjem hos ESA
- LISA Pathfinder på eoPortal
- New Gravitational Wave Observatory mission hjem
 Ordbøger og encyklopædier |
|---|
| |
|---|---|
|
| |
| Køretøjer opsendt af en raket er adskilt af et komma ( , ), opsendelser er adskilt af et interpunct ( · ). Bemandede flyvninger er fremhævet med fed skrift. Mislykkede lanceringer er markeret med kursiv. | |