ЛИЗА Следопыт - LISA Pathfinder

ЛИЗА Следопыт
Космический корабль LISA Pathfinder
Модель ЛИЗА Следопыт космический корабль
Тип миссииДемонстратор технологий
ОператорЕКА[1]
COSPAR ID2015-070A
SATCAT нет.41043Отредактируйте это в Викиданных
Продолжительность миссии576 дней
Свойства космического корабля
ПроизводительAirbus Defense and Space
Стартовая масса1,910 кг (4210 фунтов)[1]
BOL масса480 кг (1060 фунтов)[2]
Сухая масса810 кг (1790 фунтов)
Масса полезной нагрузки125 кг (276 фунтов)
Размеры2,9 м × 2,1 м (9,5 футов × 6,9 футов)
Начало миссии
Дата запуска3 декабря 2015, 04:04:00 UTC[3][4][5]
РакетаВега (VV06 )
Запустить сайтКуру ELV
ПодрядчикArianespace
Конец миссии
УтилизацияСписан
Деактивировано30 июня 2017 г.
Параметры орбиты
Справочная системаСолнце – Земля L1
РежимОрбита Лиссажу
Высота периапсиса500000 км (310 000 миль)
Высота апоапсиса800000 км (500000 миль)
Наклон60 градусов
ЭпохаПланируется
Транспондеры
ГруппаГруппа X
Пропускная способность7 кбит / с
Инструменты
~ 36,7 см лазер интерферометр
Знак различия LISA Pathfinder
Знаки отличия астрофизики ЕКА для ЛИЗА Следопыт 

ЛИЗА Следопыт, ранее Малые миссии для перспективных исследований в области технологий-2 (СМАРТ-2), был ЕКА космический корабль, запущенный 3 декабря 2015 г. на борту Рейс Vega VV06.[3][4][5] Испытанные миссией технологии, необходимые для Космическая антенна лазерного интерферометра (LISA), ESA гравитационная волна Обсерваторию планировалось запустить в 2034 году. Научная фаза началась 8 марта 2016 года и длилась почти шестнадцать месяцев.[6] В апреле 2016 года ЕКА объявило, что LISA Pathfinder продемонстрировал выполнимость миссии LISA.

Ориентировочная стоимость миссии составила 400 миллионов евро.[7]

Миссия

LISA Pathfinder поместил две испытательные массы в почти идеальное гравитационное свободное падение, контролировал и измерял их относительное движение с беспрецедентной точностью. В лазерный интерферометр измеряли относительное положение и ориентацию масс с точностью менее 0,01 нанометра,[8] технология, которая оценивается как достаточно чувствительная, чтобы обнаруживать гравитационные волны следующей миссией, Космическая антенна лазерного интерферометра (ЛИЗА).

Интерферометр был моделью одного плеча последнего интерферометра LISA, но его длина уменьшилась с миллионов километров до 40 см. Уменьшение не повлияло на точность измерения относительного положения и не повлияло на различные технические помехи, создаваемые космическим кораблем, окружающим эксперимент, измерение которых было основной целью LISA Pathfinder. Однако чувствительность к гравитационным волнам пропорциональна длине руки, и она снижена в несколько миллиардов раз по сравнению с запланированным экспериментом LISA.

LISA Pathfinder выполнялась под руководством ЕКА. В нем участвовали европейские космические компании и исследовательские институты из Франции, Германии, Италии, Нидерландов, Испании, Швейцарии, Великобритании и космическое агентство США НАСА.[9]

LISA Pathfinder science

LISA Pathfinder был миссией, подтверждающей концепцию, чтобы доказать, что две массы могут летать в космосе, нетронутые, но защищенные космическим кораблем, и сохранять свое относительное положение с точностью, необходимой для создания полноценной обсерватории гравитационных волн, запуск которой запланирован на 2034 год. Основная цель заключалась в измерении отклонений от геодезическое движение. Большая часть экспериментов в гравитационная физика требует измерения относительного ускорения между свободно падающими геодезическими эталонными тестовыми частицами.[10]

В LISA Pathfinder точное отслеживание массы между тестами с помощью оптического интерферометрия позволил ученым оценить относительное ускорение двух тестовых масс, расположенных на расстоянии около 38 см друг от друга в одном космическом корабле. Наука LISA Pathfinder заключалась в измерении и создании экспериментально закрепленной физической модели для всех паразитных эффектов, включая паразитные силы и пределы оптических измерений, которые ограничивают возможность создания и измерения идеального созвездия свободно падающих тестовых частиц, которые было бы идеально для ЛИЗА последующая миссия.[11]

В частности, было подтверждено:

  • Без перетаскивания контроль отношения космического корабля с двумя пробными массами,
  • Возможность использования лазера интерферометрия в желаемой полосе частот (что невозможно на поверхности Земли), и
  • Надежность и долговечность различных компонентов - емкостных датчиков, микродвигателей, лазеров и оптики.

Для последующей миссии, ЛИЗА,[12] Испытательные массы будут представлять собой пары золотых / платиновых кубиков по 2 кг, размещенные в каждом из трех отдельных космических кораблей на расстоянии 2,5 миллиона километров друг от друга.[13]

Дизайн космического корабля

LISA Pathfinder был собран Airbus Defense and Space в Стивенедж (Великобритания) по контракту с Европейским космическим агентством. Он нес европейский «технологический пакет LISA», включающий инерциальные датчики, интерферометр и сопутствующие приборы, а также две системы управления без сопротивления: европейская, использующая микродвигатели с холодным газом (аналогичные тем, которые используются на Гайя ), а также построенная в США «Система снижения помех» с использованием европейских датчиков и электрическая силовая установка система, в которой используются ионизированные капли коллоида, ускоренные в электрическое поле.[14] В коллоидный двигатель (или же "электроспрей подруливающее устройство ") была построена Бусек и доставлен в JPL для интеграции с космическим кораблем.[15]

Приборы

Пакет LISA Technology Package (LTP) был интегрирован Airbus Defense and Space Germany, но инструменты и компоненты были поставлены участвующими организациями по всей Европе. Технические требования по подавлению шума к интерферометру были очень строгими, что означает, что физический отклик интерферометра на изменение условий окружающей среды, таких как температура, должен быть минимизирован.

Влияние окружающей среды

В последующей миссии eLISA факторы окружающей среды будут влиять на измерения, которые делает интерферометр. Эти воздействия окружающей среды включают в себя паразитные электромагнитные поля и градиенты температуры, которые могут быть вызваны неравномерным нагревом космического корабля Солнцем или даже теплыми приборами внутри самого космического корабля. Поэтому LISA Pathfinder был разработан, чтобы выяснить, как такие воздействия окружающей среды меняют поведение инерциальных датчиков и других инструментов. LISA Pathfinder летал с обширным набором инструментов, который может измерять температуру и магнитные поля на испытательных массах и на оптическом стенде. Космический корабль был даже оборудован для искусственной стимуляции системы: в нем были нагревательные элементы, которые могли неравномерно нагревать конструкцию космического корабля, вызывая искажение оптической скамьи и позволяя ученым видеть, как измерения меняются при изменении температуры.[16]

Орбита Лиссажу

Анимация LISA Pathfinderс траектория
Полярный вид
Экваториальный вид
Вид с Солнца
  земной шар ·   ЛИЗА Следопыт

Космический корабль был впервые запущен Рейс Vega VV06 в эллиптический ЛЕО парковочная орбита. Оттуда он каждый раз выполнял короткий ожог перигей прошел, медленно поднимая апогей ближе к задуманному гало орбита вокруг Земли – Солнца L1 точка.[1][17][18]

Операции с космическими кораблями

Центр управления полетами LISA Pathfinder находился на ESOC в Дармштадт, Германия с научно-техническими операциями, контролируемыми из ESAC в Мадрид, Испания.[19]

Положение дел

Окончательные результаты (красная линия) намного превышают первоначальные требования.

Космический аппарат вышел на рабочее место на орбите вокруг Точка Лагранжа L1 22 января 2016 года, где он прошел ввод в эксплуатацию полезной нагрузки.[20] Тестирование началось 1 марта 2016 года.[21] В апреле 2016 года ЕКА объявило, что LISA Pathfinder продемонстрировал выполнимость миссии LISA.[22]

7 июня 2016 года ЕКА представило первые результаты двухмесячной научной работы, показывающие, что технология, разработанная для космической обсерватории гравитационных волн, превзошла ожидания. Два куба, лежащих в основе космического корабля, свободно падают в космосе под действием одной только силы тяжести и не подвержены влиянию других внешних сил, что в 5 раз больше, чем требуется для LISA Pathfinder.[23][24][25] В феврале 2017 года BBC News сообщила, что гравитационный зонд превысил свои целевые показатели.[26]

LISA Pathfinder был отключен 30 июня 2017 года.[27]

5 февраля 2018 года ЕКА опубликовало окончательные результаты. Точность измерений может быть дополнительно улучшена, помимо текущих целей для будущей миссии LISA, за счет удаления остаточных молекул воздуха и лучшего понимания возмущений.[28]

Смотрите также

  • Телескоп Эйнштейна, европейский детектор гравитационных волн
  • GEO600, детектор гравитационных волн, расположенный в Ганновере, Германия
  • LIGO, обсерватория гравитационных волн в США
  • Тайцзи 1, китайский демонстратор технологий для наблюдения за гравитационными волнами, запущенный в 2019 г.
  • Интерферометр Девы, интерферометр, расположенный недалеко от Пизы, Италия

Рекомендации

  1. ^ а б c "Следопыт LISA: Операции". ЕКА. 8 января 2010 г.. Получено 5 февраля 2011.
  2. ^ "Миссия LPF (LISA Pathfinder)". ЕКА eoPortal. Получено 2014-03-28.
  3. ^ а б «График запуска». SpaceFlight сейчас. Архивировано из оригинал на 2016-12-24. Получено 2015-10-16.
  4. ^ а б "Call for Media: запуск LISA Pathfinder". ЕКА. 23 ноября 2015.
  5. ^ а б "LISA Pathfinder на пути к демонстрации гравитационных волн". Европейское космическое агентство. Получено 3 декабря 2015.
  6. ^ "Новости: Главные новости - Обсерватория гравитационных волн LISA". Архивировано из оригинал в 2016-04-19.
  7. ^ «Следопыт LISA продолжит работу, несмотря на 100% рост затрат». Космические новости. 22 июня 2011 г.
  8. ^ "LISA Pathfinder готов к запуску с Куру" (Пресс-релиз). Airbus Defense and Space. 30 ноября 2015 г. - через SpaceRef.
  9. ^ «Международные партнеры LISA Pathfinder». eLISAscience.org. Архивировано из оригинал 26 сентября 2015 г.. Получено 7 сентября 2015.
  10. ^ научная цель LISA Pathfinder В архиве 2014-10-21 на Wayback Machine.
  11. ^ "LISA Pathfinder Science". eLISAscience.org. Архивировано из оригинал 21 октября 2014 г.. Получено 9 июля 2014.
  12. ^ "Обсерватория гравитационных волн LISA - Мы будем наблюдать гравитационные волны в космосе - Новая астрономия - Следопыт LISA".
  13. ^ Официальное дизайнерское предложение на https://www.elisascience.org/files/publications/LISA_L3_20170120.pdf
  14. ^ Ziemer, J.K .; и Мерковиц, С.М .: «Микрораспылительное движение миссии LISA», AIAA – 2004–3439, 40-я Конференция по совместным двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE, Форт-Лодердейл, Флорида, 11–14 июля 2004 г.
  15. ^ Рови, Дж. "Движение и энергия: электрическая тяга (годовой обзор, 2009 г.)" (PDF). Aerospace America, декабрь 2009 г., стр. 44. Архивировано с оригинал (PDF) на 2015-12-08. Получено 2012-10-26.
  16. ^ "LISA Pathfinder Technology". eLISAscience.org. Архивировано из оригинал 21 октября 2014 г.. Получено 9 июля 2014.
  17. ^ "ЛИЗА Следопыт: Дом миссии". ЕКА. Получено 5 февраля 2011.
  18. ^ «Новое видение ЕКА по изучению невидимой вселенной». www.esa.int. Получено 26 июн 2014.
  19. ^ "LISA Pathfinder: информационный бюллетень". ЕКА. Получено 20 апреля 2009.
  20. ^ «Первые замки выпущены из кубиков LISA Pathfinder». ЕКА. Пресс-релиз ЕКА. 3 февраля 2016 г.. Получено 2016-02-12.
  21. ^ Амос, Джонатан (1 марта 2016 г.). «Гравитационные волны: начинаются испытания космической обсерватории будущего». Новости BBC. Получено 2016-03-01.
  22. ^ Консультативная группа по гравитационной обсерватории, под ред. (28 марта 2016 г.). Миссия ESA – L3 по гравитационным волнам - Заключительный отчет (PDF). ESA – L3 Final Report. п. 4.
  23. ^ М. Армано; и другие. (2016). "Свободное падение субфемто-g для космических гравитационно-волновых обсерваторий: результаты LISA Pathfinder". Письма с физическими проверками. 116 (23): 231101. Bibcode:2016PhRvL.116w1101A. Дои:10.1103 / PhysRevLett.116.231101. PMID  27341221.
  24. ^ «LISA Pathfinder превосходит ожидания». ЕКА. 7 июня 2016 г.. Получено 7 июн 2016.
  25. ^ «LISA Pathfinder превосходит ожидания». Бенджамин Книспель. elisascience.org. 7 июня 2016. Архивировано с оригинал 3 августа 2016 г.. Получено 7 июн 2016.
  26. ^ «Гравитационный зонд превосходит поставленные цели». Джонатан Амос, научный корреспондент BBC, Бостон. 18 февраля 2017 г.. Получено 20 февраля 2017.
  27. ^ "Следопыт LISA завершит новаторскую миссию". ЕКА Наука и технологии. ЕКА. 20 июн 2017. Получено 17 августа 2017.
  28. ^ «ЕКА создает самое тихое место в космосе». 2018-02-05. Получено 2018-02-07.

внешняя ссылка