Європа обирає масштабну гравітаційну місію

Моделювання: три космічні апарати проекту LISA, які з'єднані лазерними "плечами". Довжина кожного становить 2,5 мільйона кілометрів Копирайт изображения AIRBUS DS
Image caption Моделювання: три космічні апарати проекту LISA, з'єднані лазерними "плечами". Довжина кожного становить 2,5 мільйона кілометрів

Цей проект має стати однією з найбільших наукових програм 2030-х років.

Європейське космічне агентство (ESA) остаточно схвалило місію LISA (Laser Interferometer Space Antenna, космічна антена лазерного інтерферометра), головне завдання якої — пошук гравітаційних хвиль.

Для цього три ідентичні супутники, розташовані на віддалі 2,5 мільйона кілометрів один від одного, будуть обмінюватися лазерними променями.

Три супутники будуть реєструвати викривлення простору і часу, які виникли через космічні катаклізми, наприклад, злиття велетенських чорних дір.

Нещодавно наземні лабораторії США почали вловлювати гравітаційні хвилі, що йдуть від злиття об'єктів, маса яких у 20-30 разів більша за масу нашого Сонця.

Відправляючи обсерваторію в космос, вчені сподіваються виявити джерела гравітаційних хвиль, які перевершують масу Сонця в мільйони разів. А також простежити їхню активність до самого краю всесвіту, доступного для спостереження.

Перед нами відкриваються неосяжні можливості пізнання гравітації та принципів її дії. Можливо навіть знайдуться невеликі похибки в рівняннях Ейнштейна, що досі були бездоганними.

"Ми й гадки не маємо, які відкриття нас чекають, але, здається, ми можемо підійти до межі, яка відділяє гравітацію від квантової фізики. Проект може наблизити нас до цієї мети", - розповідає науковий директор ESA, професор Альваро Хіменес Каньєте.

Гравітаційні хвилі — "брижі" в матерії простору-часу

Копирайт изображения IGO/CALTECH/MIT/SONOMA STATE
Image caption Моделювання, що демонструє злиття чорних дір, які рухаються по спіралі
  • Гравітаційні хвилі були одним із прогнозів Загальної теорії відносності
  • Технологію виявлення цих хвиль розробляли десятки років
  • Вони є викривленнями у часі і просторі, спричиненими великими зрушеннями
  • Рухаючись із прискоренням, маси викликають хвилі, які поширюються зі швидкістю світла
  • Джерела, які можна виявити, включають чорні діри, що зливаються, і нейтронні зірки
  • Лазерний інтерферометр гравітаційно-хвильової обсерваторії ("LIGO") спрямовує промені у довгі тунелі у формі літери L; гравітаційні хвилі збурюють світло
  • У проекті LISA три космічні апарати, що розташовані на відстані 2,5 мільйона кілометрів один від одного, обмінюватимуться лазерними променями
  • Виявлення гравітаційних хвиль відкриває перед нами кардинально нові можливості для вивчення всесвіту

На засіданні в Мадриді Комітет ESA з наукових програм ухвалив рішення — надати програмі LISA статус однієї з флагманських місій Агентства.

Це є запорукою паралельного проведення галузевих досліджень для пошуку найкращого способу розробки місії.

Коли вчені відзвітують про результати, і стане зрозумілим принцип розподілу обов'язків у розробці супутників між державами-членами ESA, Комітет може зібратися знову для формального "затвердження" проекту.

На цьому етапі місія стане реальністю - почнеться виробництво самого обладнання.

Роль і внесок міжнародних партнерів - це одне з нагальних питань, яке необхідно вирішити якомога швидше.

Свого часу проект LISA планували розподілити порівну між Європою та США.

Потім, 2011 року, американці відмовилися від участі з посиланням на фінансові труднощі.

Європа ж продовжила розробки — і торік навіть запустила космічний прототип для тестування ключових технологій.

Але після того, як лабораторії у США підтвердили існування гравітаційних хвиль, американці прагнуть повернутися в проект. І їх можна зрозуміти.

Попередній болісний розрив змусив ESA обмежити будь-яку подальшу участь міжнародних партнерів до 20 відсотків, щоби знову не залишитися біля розбитого корита.

Але професор Хіменес повідомив, що до цього питання поставляться з розумінням - особливо якщо участь партнера буде корисною для реалізації місії.

"Двадцять відсотків - це ж не назавжди встановлена цифра. Допускаються, як п'ятнадцять, так і тридцять відсотків участі. Головне, щоби проектом керувала Європейська асоціація", - заявив пан Хіменес в інтерв'ю BBC News на міжнародній виставці, аерокосмічному салоні Paris Air Show в Парижі.

"Це одна з наших місій найвищого класу, наш флагман. А свої флагмани треба вести самостійно. Коли умови — "п'ятдесят на п'ятдесят", місію не очолює ніхто, і ніхто не бере на себе відповідальність, необхідну для того, щоби проект відбувся. У цьому й проблема", - зазначив професор.

Виявлення гравітаційних хвиль - це справжній подвиг для техніки. Зіткнення двох чорних дір є дуже потужним, однак, викривлення простору і часу, які вони спричиняють, є незначними.

Лазерні інтерферометри в супутниках LISA мають бути чутливими до стискання і розтягнення лазерних променів до кількох пікометрів (це одна трильйонна метра.) Космічні апарати мають впоратися з цим. Вони літатимуть трикутником, у якому довжина лазерного "плеча" перевершує відстань від Землі до Місяця у понад шість разів.

Показово, що LISA Pathfinder, космічний апарат-прототип ESA, довів - така чутливість досяжна.

Копирайт изображения ESA
Image caption Запуск проекту PLATO заплановано на 2026 рік, на два роки пізніше, ніж очікувалося

На засіданні, що відбулося у вівторок 20 червня, Комітет з наукових програм також формально схвалив космічний телескоп PLATO, завдання якого - виявляти планети. Цей телескоп пройшов етап відбору ще 2014 року (ось скільки часу забирають усі стадії затвердження космічної місії). Запуск PLATO заплановано на 2026 рік.

Приблизна дата запуску супутників LISA — 2034 рік. Однак процес обіцяють прискорити, і пов'язано це з величезною цікавістю до науки про гравітаційні хвилі.

"Але навіть за всі гроші світу суттєво прискоритися ми б не змогли, — зізнається професор Хіменес. - Проблема в готовності технології. Для розробки такої складної місії потрібен час, багато часу. Найближча реальна дата — дві тисячі тридцятий, за умови, що в нас буде достатнє фінансування і не виникне ускладнень".

Новини на цю ж тему