Geekly articles weekly

Ingat LISA


Sekarang seluruh dunia berbicara tentang pendeteksian gelombang gravitasi, saya tidak ingin menulis apa pun selain astronomi. Selain itu, proyek laboratorium luar angkasa untuk mengamati gelombang gravitasi telah dikembangkan selama bertahun-tahun, dan satelit - demonstran teknologi sudah ada di ruang angkasa dan akan segera memulai pengamatan. Peluncurannya berjalan tanpa banyak keriuhan, tetapi sekarang, menurut saya, inilah saatnya untuk memikirkan tentang penyelidikan LISA Pathfinder.

Peluncuran, penerbangan, dan berita terbaru


Mulai 12 November, probe dirakit di instalasi dan kompleks pengujian di Kourou Space Center di Guyana Prancis dan diluncurkan pada 3 Desember:



Tidak ada teleskop optik pada probe, ini adalah murni gambar layanan dari sensor bintang yang diperoleh sebagai bagian dari pemeriksaan sistem.Setelah

meluncurkan ke orbit referensi, tahap atas selama dua minggu mengangkat ujung probe dan, setelah pulsa keenam, LISA melakukan perjalanan enam minggu ke titik Lagrange L 1 Sistem Sun-Earth:


Dalam perjalanan, blok akselerasi dijatuhkan, dan probe mengoreksi orbit untuk memasuki lintasan di sekitar titik L 1 :


LISA Pathfinder memasuki orbit target pada 22 Januari. Berita terbaru adalah bahwa pada 3 Februari, klem pertama dilepas, memegang dua kubus paduan emas dan platinum, gerakan yang akan menentukan efek gravitasi. Pada pertengahan Februari, klem kedua akan dilepas dan, seperti yang diharapkan, penyelidikan akan memulai pengamatan pada 23 Februari. Nah, untuk memahami bagaimana kubus ini akan mengukur gravitasi, kami akan memberi tahu Anda lebih banyak tentang desain perangkat.

Konstruksi


Secara struktural, probe LISA Pathfinder (Laser Interferometer Space Antenna) adalah segi enam yang terbuat dari panel komposit dengan massa total 1900 kg:


Dari atas ke bawah: panel surya, elemen pusat instrumen LTP dalam bentuk yang dapat dibongkar, perumahan, panggung atas

Alat ilmiah utama adalah instalasi disebut Lisa Test Package Core Assembly:


Pada sisi ada dua kubus emas dan platinum 46 mm dalam wadah vakum individual. Kubus dipoles dan berfungsi sebagai cermin untuk mengukur jarak di antara mereka.


Salah satu kubus. Relung setengah lingkaran adalah tempat pengikatan sistem fiksasi pertama (dihapus pada 3 Februari), reses piramidal di tengah adalah tempat pengikatan sistem fiksasi kedua dan, pada saat yang sama, merupakan titik untuk mengukur jarak.

Di pusat terdapat interferometer laser dengan 22 cermin dan pembagi balok, yang dapat mengukur pergerakan kubus dengan 0,01 nanometer.


Berat total Majelis Inti LTP adalah sekitar 120 kg.

Masalah teknis terpisah yang kompleks yang harus dipecahkan oleh pengembang adalah menciptakan sistem yang dapat menahan goncangan dan getaran ketika dimasukkan ke orbit tanpa kehilangan keakuratan pengukuran. Oleh karena itu, proses melepaskan kubus berlangsung dalam tiga tahap. Pertama, kait tahap pertama dihapus (Mekanisme Caging). Kemudian, kait tahap kedua (GPRM) yang jauh lebih akurat akan dihilangkan dengan akurasi 200 mikrometer di sepanjang semua sumbu, memberi tahu kubus kecepatan tidak lebih dari 5 mikrometer per detik. Pada kecepatan ini, kubus akan dapat mendekati dinding dalam waktu kurang dari setengah jam. Jika perlu, kunci GPRM akan dapat mengunci kubus lagi. Bersamaan dengan rilis pengikut tahap kedua, medan elektrostatik akan menyala, yang akan menangguhkan kubus, mencegah mereka menyentuh dinding. Dan akhirnya, medan elektrostatik akan secara bertahap dihapus,sehingga kubus menggantung di jatuh bebas paling ideal.

Namun, menggantung batu hanya setengah dari tugas. Faktanya adalah kekuatan acak akan bekerja pada satelit. Dan bahkan gelombang angin matahari dari kilatan pada Matahari sudah cukup untuk probe mulai bergerak relatif terhadap kubus. Pertama-tama, perlu untuk memperbaiki perpindahan ini, dan kedua, untuk mengimbanginya dengan jet mikromotor. Untuk ini, Lisa Pathfinder memiliki sebanyak dua sistem: LTP FEEP dan DRS.

FEEP (Field Effect Electric Propulsion) adalah sistem gerak listrik menggunakan efek medan. Karena sistem ini eksperimental, ia menguji dua jenis mesin - slot dan jarum:


Motor jarum di sebelah kiri, mesin slot - di sebelah kanan

Mesin celah menggunakan emisi lapangan cesium yang dipanaskan ke titik lebur (≈ 29ºC). Motor jarum menggunakan indium cair (≈ 156ºC). Kedua mesin memberikan traksi, diukur dalam mikrogram, dan total traksi mereka sebanding dengan berat nyamuk.

DRS (Disturbance Reduction System) - sistem ini menuju ke probe dari NASA. Karena keterbatasan anggaran NASA, NASA tidak memiliki accelerometer ultra-presisi dan akan menggunakan data LTP. Mesin sebanding dalam traksi dengan FEEP, tetapi menggunakan cairan ionik sebagai fluida kerjanya.


Mesin DRS

Menurut rencana penerbangan, satelit harus bekerja 180 hari - 90 hari pada LTP FEEP, 60 hari pada DRS (pada sensornya yang kurang akurat) dan 30 hari kolaborasi ketika LTP akan mengendalikan mesin DRS. Namun, cadangan cairan kerja mesin harus memperpanjang masa aktif.

Semua teknik yang kompleks dan paling akurat ini diperlukan untuk merekam pergerakan kubus dengan nanometer, sambil mengisolasi mereka sebanyak mungkin dari semua gangguan yang mungkin terjadi. Seperti yang mungkin telah Anda dengar, gelombang gravitasi dicatat dengan tepat oleh perpindahan massa yang begitu kecil.

eLISA


LISA Pathfinder adalah demonstran teknologi. Detektor lengkap, yang disebut Evolved LISA (eLISA), harus terdiri dari tiga satelit dan, selain pengukuran ultra-akurat dari perpindahan massa uji, juga harus mengukur jarak antara satelit dengan akurasi sangat tinggi:


Tetapi di ruang angkasa tidak akan ada masalah untuk memastikan jarak yang besar antara satelit individu. Untuk proyek ini, diperkirakan dari 1 hingga 5 juta kilometer, yang, jelas, tidak dapat dicapai di Bumi. Bergerak dalam orbit, segitiga probe akan mengubah bidangnya dan akan dapat memperbaiki gelombang gravitasi dari arah yang berbeda:



Detektor semacam itu akan dapat mendeteksi rotasi bintang biner yang padat, jatuhnya bintang ke dalam lubang hitam, rotasi lubang hitam ganda dari galaksi tetangga, dan, mungkin, itu akan memungkinkan Anda untuk melihat ke alam semesta muda ketika materi belum berlalu cahaya (menurut konsep modern, Semesta telah menjadi transparan untuk foton 380). seribu tahun setelah Big Bang). Bahkan ada spekulasi bahwa ia akan dapat mengkonfirmasi teori string.

Keuntungan terpisah dari detektor eLISA adalah bahwa ia akan beroperasi pada frekuensi yang berbeda dari detektor LIGO berbasis darat, yang akan melengkapi pengamatannya.



Satu masalah - menurut rencana saat ini, penyebaran satelit konstelasi eLISA direncanakan untuk tahun 2034. Orang hanya bisa berharap bahwa keberhasilan baru-baru ini dalam mendeteksi gelombang gravitasi akan meningkatkan pendanaan dan memulai detektor lebih awal.

PS Pengumuman kecil untuk warga Ufa - kuliah saya berikutnya akan di planetarium Ufa pada tanggal 26 Februari. Temanya adalah tata surya luar, dari sabuk asteroid hingga planet kesembilan yang misterius.

Source: https://habr.com/ru/post/id390561/

More articles:


All Articles