LISA Pathfinder

A LISA Pathfinder az Európai Űrügynökség (ESA)  befejezett űrmissziója , amelynek célja a lézerinterferométer űrantenna ( LISA ) tervezett megépítéséhez szükséges technológiák tesztelése . A 2034-ben induló LISA küldetés célja a gravitációs hullámok észlelése és az általános relativitáselmélet vizsgálata . Korábban a Pathfinder projekt Small Missions for Advanced Research in Technology-2 ( SMART-2 ) néven volt ismert [1] . A Vega hordozórakéta felbocsátása2015. december 3-án, 04:04-kor (UTC) került sor a francia Guyanai Kourou űrrepülőtérről [2] .

A LISA Pathfinder misszió hozzávetőleges költségvetése 400 millió euró volt [3] .

A LISA Pathfinder munkájának eredménye a LISA küldetésének érvényességének megerősítése volt .

A kísérlet koncepciója

Azokat az űrjárműveket, amelyek csak gravitációs erők hatására mozognak, és a fennmaradó erőket lehetőség szerint mikrotológépek munkája kompenzálja, sodródástól mentes műholdaknak (Zero-drag műholdaknak vagy légellenállás-mentes műholdaknak) nevezzük. Létrehozásuk ötlete semmiképpen sem új Pugh és Lange, 1964, korábban (DISCOS, 1972), az űrkorszak kezdete óta alkották őket. [4] Különösen jelentős katonai és alkalmazott jelentőségűek a Föld gravitációs potenciáljának nagy pontosságú meghatározásában, ami viszont fontos interkontinentális ballisztikus rakéták célba vételekor . Az űrhajók ezen osztálya olyan teszttömeget használ, amely anélkül, hogy az űrszonda csatlakoztatva van, de az űrhajó által védett, képes áthaladni az űrben. Ez a tömeg és az űrben elfoglalt helyzetét rögzítő műszerkészlet az űrhajó gyorsulását mérő gyorsulásmérőnek tekinthető. A gyorsulásmérővel összehangolt mikromotorok munkája lehetővé teszi, hogy a készülék egésze az ideális pálya közelében maradjon.

Ugyanakkor a LISA Pathfinder küldetése magának a koncepciónak a bizonyítása, egy technológiai bemutató, amely bizonyítja, hogy a technológia pontossága elérte azt a szintet, amely egy teljes értékű gravitációs hullámok megfigyelésére szolgáló obszervatórium további megvalósításához szükséges . Ehhez egyszerre két azonos típusú gyorsulásmérőt használnak, azaz. két teszttömeget és két kapcsolódó berendezést használ, és a mérési hibákat a leolvasott értékek különbségeként becsülik meg.

Ennek a készüléknek az elsődleges célja a geodéziai vonalaktól való mozgás eltéréseinek mérése . A gravitációs fizikával végzett kísérletek jelentős része igényli a teszttestek közötti relatív gyorsulás mérését szabadeséskor [5] .

A LISA Pathfinder két laza teszttestet közel tökéletes szabadesésbe helyezne, és példátlan pontossággal figyelné és mérné a relatív mozgásukat. Az űrhajónak meg kellett védenie a benne elhelyezett teszttesteket a külső hatásoktól. Ez volt a "legbékésebb hely a Naprendszerben" [6] .

Két teszttest optikai interferometriával történő nagyon pontos követésének lehetővé kellett volna tennie a tudósok számára, hogy meghatározzák két, egymástól 38 cm-re elhelyezkedő teszttest relatív gyorsulását ugyanabban az űrhajóban. A LISA Pathfinder koncepciója az, hogy kísérleti alapú fizikai modellt hozzon létre az összes zavaró hatásról, mint például a véletlenszerű erők és az optikai mérések hatása, amelyek korlátozzák a teszttestek ideális szabadesési körülmények között történő tanulmányozását. Az ilyen szervek relatív helyzetének mérését javítani kell a következő LISA -misszióhoz [7] .

Ez az űrhajó különösen a következőket fogja ellenőrizni:

• két teszttömegű űrhajó vezeték nélküli helyzetszabályozásának lehetősége;
• a lézeres interferometria megvalósíthatósága a kívánt frekvenciatartományban (és ez a Föld felszínén nem lehetséges);
• a különböző alkatrészek – érzékelők, mikromotorok, lézerek és optikák – megbízhatósága és tartóssága.

A következő LISA-küldetés során a teszttestek egyenként körülbelül 2 kg-os kockák formájában lesznek, és két külön űrhajóban helyezkednek el egymástól 2,5 millió kilométerre.

A LISA Pathfinder küldetés eredményei és technológiái adják majd az alapot egy űrben szállított gravitációs hullámok megfigyelőközpontjához, amelyet 2034-ben indítanak el, mint az ESA harmadik L-osztályú küldetését a Cosmic Vision programjában, amely a "gravitációs univerzum" tudományát kutatja [8] .

Építkezés

Az Európai Űrügynökséggel kötött szerződés értelmében a LISA Pathfinder űrhajót a Stevenage-i ( Egyesült Királyság ) Airbus Defense and Space részlege tervezi. A szonda az európai "LISA technológiai csomagot" tartalmazza, amely inerciális érzékelőket, interferométert és kapcsolódó műszereket tartalmaz. Szintén két érintésmentes vezérlőrendszer: az európai hideggáz-mikromotorokat használ (hasonlóan a Gaia űrszondában használtakhoz ), az amerikai "perturbációcsökkentő rendszer" pedig némileg eltérő szenzorokat és ionizált kolloidcseppekre épülő elektromotoros erőrendszert használ . egy elektromos mező. [9] . A kolloid tolómotort Busek tervezte, és a Jet Propulsion Laboratory (JPL) számára szállították az űrhajóval való integráció céljából [10] .

Toolkit

A LISA technológiai csomagot az Airbus Defence and Space németországi kirendeltségén állítják össze, de magukat az eszközöket és alkatrészeket különböző intézmények biztosítják Európa-szerte. Az interferométer zajelnyomására vonatkozó előírások nagyon szigorúak, ami azt jelenti, hogy az interferométer fizikai reakcióját a változó környezeti feltételekre, például a hőmérsékletre minimálisra kell csökkenteni.

Környezeti tényezők

A következő eLISA küldetésben a környezeti tényezők befolyásolják az interferométer által végzett méréseket. Ilyen környezeti tényezők közé tartoznak a véletlenszerű elektromágneses mezők és a hőmérsékleti gradiensek, amelyeket az űrszonda egyenetlen felmelegedése okozhat a Nap hatására, vagy akár magában az űreszközben felhevült műszerek. Ezért a LISA Pathfinder célja, hogy feltárja, hogyan változtatják meg a környezeti tényezők a belső érzékelők és egyéb műszerek viselkedését. A LISA Pathfinder olyan kiterjedt műszercsomaggal kerül piacra, amely képes mérni a hőmérsékletet és a mágneses tereket mind a teszttömegek, mind az optikai műszerek segítségével. Az űrszonda még a rendszer mesterséges stimulálására szolgáló berendezéssel is fel van szerelve: olyan fűtőelemeket tartalmaz, amelyek a hőt egyenetlenül osztják el a szondán belül, ezáltal torzulnak az optikai berendezések adatai, és lehetőséget ad a tudósoknak, hogy megnézzék, hogyan változnak a mérési eredmények a hőmérséklettel. variációk [11] .

Űrjármű vezérlés

A LISA Pathfinder küldetést a németországi darmstadti Európai Űrműveleti Központ (ESOC) , míg a tudományos és technológiai műveleteket a spanyol madridi Európai Űr- és Csillagászati ​​Kutatóközpont (ESAC) irányítja [12] .

Nemzetközi együttműködés

A LISA Pathfinder küldetés előkészítését és végrehajtását az ESA végzi . Ebben a folyamatban Franciaország, Németország, Olaszország, Hollandia, Spanyolország, Svájc, Nagy-Britannia európai űrvállalatai és kutatóintézetei, valamint a NASA amerikai űrügynökség is részt vesz [13] .

Küldetés

Az űreszközt először alacsony földi pályára bocsátották . Innentől kezdve minden alkalommal, amikor elhaladt a perigeum mellett, rövid távú löketeket hajtott végre a tolóerőivel , lassan megemelve a csúcspontját , mígnem 2016 januárjában a Föld és a Nap közötti L 1 Lagrange pont közelében keringett [14] [15] . 2016. március 1. Lisa Pathfinder megkezdte a méréseket.

Március 9-én a LISA Pathfinder megkezdte hivatalos tudományos küldetését. [16]

2016. június 7-én az ESA bemutatta egy két hónapos munkafázis első eredményeit. Kimutatták, hogy a tudományos gravitációs obszervatórium számára kifejlesztett technológia felülmúlta a várakozásokat. Az űrszonda közepén elhelyezett két kocka, amelyek csak gravitációs erők hatása alatt állnak, és nem zavarják más erők, lehetővé tette a gravitációs zavarok mérésének ötszörösét a LISA Pathfinder kezdeti követelményeinél. [17] [18] [19]

A LISA Pathfindert 2017. június 30-án deaktiválták. [20]

LISA, eLISA

Bizonyos zavart kelt az a tény, hogy több hasonló projekt/koncepció egyszerre ismert LISA néven. A LISA gravihullámú detektort először a NASA fejlesztette ki LISA projektként, majd ezt a NASA projektet lezárták, de helyette egy hasonló európai eLISA projektet javasoltak, de kisebbet és olcsóbbat. A LISA Pathfinder elindítása után azonban kiválasztottak és jóváhagytak egy drágább projektet, amelynek mérete a NASA LISA és az eLISA között volt, és amely ismét a LISA nevet kapta.

Jegyzetek

1. ↑ Elindul a Lisa Pathfinder, hogy tesztelje az űrhullámok technológiáját  . BBC (2015. december 3.). Letöltve: 2015. december 3.
2. ↑ Hatodik alkalommal indult útjára a Vega rakéta ukrán motorral a Kourou kozmodrómról // Lenta.ru, 2015-12-03
3. ↑ A LISA Pathfinder a 100%-os költségnövekedés ellenére is  továbblép . Űrhírek (2011. június 22.).
4. ↑ Húzásmentes CubeSat – Műholdas küldetések – eoPortal Directory
5. ↑ A LISA Pathfinder tudományos célkitűzése Archiválva : 2014. október 21. // eLISAscience.org 
6. ↑ LISA Pathfinder – a legcsendesebb hely a  Naprendszerben . scienceface.org .
7. ↑ LISA Pathfinder Science  . eLISAscience.org . Letöltve: 2014. július 9. Az eredetiből archiválva : 2014. október 21..
8. ↑ Az ESA új víziója a láthatatlan  univerzum tanulmányozására . www.esa.int . Letöltve: 2014. június 26.
9. ↑ Ziemer, JK; és Merkowitz, SM: "Microthrust Propulsion of the LISA Mission", AIAA-2004-3439, 40. AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Fort Lauderdale FL, 2004. július 11-14.
10. ↑ Rovey, J. Propulsion and Energy: Electric Propulsion (Year in Review, 2009) . Aerospace America, 2009. december, p. 44. Az eredetiből archiválva : 2015. december 8. (határozatlan)
11. ↑ LISA Pathfinder technológia . eLISAscience.org . Letöltve: 2014. július 9. Az eredetiből archiválva : 2014. október 21.. (határozatlan)
12. ↑ LISA Pathfinder: adatlap . ESA . Letöltve: 2009. április 20. (határozatlan)
13. ↑ LISA Pathfinder nemzetközi partnerek  . eLISAscience.org . Letöltve: 2015. szeptember 7. Az eredetiből archiválva : 2015. szeptember 26..
14. ↑ LISA Pathfinder: Műveletek .
15. ↑ LISA Pathfinder: Mission home . ESA . Letöltve: 2011. február 5. (határozatlan)
16. ↑ ESA: Az LPF Gravity Observatory megkezdte tudományos munkáját az űrben // 03/09/16
17. ↑ M. Armano et al. Sub-Femto-g Free Fall for Space-Based Gravitational Wave Observatories: LISA Pathfinder Results  // Physical Review Letters  : folyóirat  . - 2016. - Kt. 116. sz . 23 . — P. 231101 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.231101 . - . — PMID 27341221 .
18. ↑ A LISA Pathfinder felülmúlja a várakozásokat . ESA (2016. június 7.). Letöltve: 2016. június 7. (határozatlan)
19. ↑ A LISA Pathfinder felülmúlja a várakozásokat . Benjamin Knispel . elisascience.org (2016. június 7.). Letöltve: 2016. június 7. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 3.. (határozatlan)
20. ↑ A LISA Pathfinder úttörő küldetést hajt végre . ESA Tudomány és Technológia . ESA (2017. június 20.). Letöltve: 2017. augusztus 17. (határozatlan)

Linkek

• Az eLISA honlapja és a LISA  Pathfinder
•  LISA Pathfinder videó az eLISAscience.org webhelyen
•  LISA Pathfinder misszió otthona az ESA-nál
•  LISA Pathfinder az eoPortálon
• Új Gravitációs Hullám Obszervatórium misszió  otthona

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)