Инженеры Европейского Космического Агентства провели самый точный эксперимент по свободному падению в космосе. Для этого ученые использовали аппарат LISA Pathfinder — тестовый спутник, созданный для отработки базовых технологий будущей космической гравитационной обсерватории eLISA. Об успехе сообщает пресс-релиз агентства.
Внутри аппарата располагаются два 46-миллиметровых куба из сплава золота и платины, положение каждого из которых очень точно определяется с помощью лазерного интерферометра. Задача инженеров состояла в том, чтобы избежать действия на кубы любых других сил, кроме гравитационных — к примеру, отдельная проблема состояла в том, чтобы компенсировать давление электромагнитного излучения. Кроме того, кубы несут в себе небольшой электрический заряд в силу разных причин — он также влияет на траекторию их движения.
Первые крепления кубов были высвобождены еще 3 февраля — восемь из десяти захватов. Следом за ними, 15 и 16 февраля, после серии тестов были отпущены последние два крепления. Они представляют собой механизмы захвата, позиционирования и освобождения (GPRM), предназначенные для тонких манипуляций с грузами — стартовая скорость объектов после высвобождения не превышала 18 миллиметров в час. На протяжении следующей недели кубы парили в нескольких миллиметрах от стен специальных камер, а инженеры, с помощью электростатических сил, направляли их так, чтобы грузы в точности следовали траектории космического аппарата.
19 февраля внешние электростатические поля были убраны и на кубы перестали действовать тормозящие силы. По словам ученых, к 22 февраля удалось добиться режима свободного падения грузов, при котором космический аппарат может свободно маневрировать вокруг них. Для этого системы непрерывно считывали точное положение кубов и использовали микродвигатели, чтобы один из кубов всегда находился в центре. Важно отметить, что LISA Pathfinder находится в точке Лагранжа L1, в которой действие гравитации Земли и Солнца полностью уравновешивают друг друга.
В будущем эти кубы будут играть роль концов плеч интерферометра eLISA — трех спутников, расположенных в миллионе километров друг от друга. Два груза в каждом из них будут двигаться лишь под действием гравитации, повторяя кривизну пространства. Возникновение гравитационных волн изменит длины плеч интерферометров, что и будет определено приборами. Но полностью быть уверенными в том, что наблюдаемая аномалия имеет гравитационную природу можно лишь в том случае, когда все остальные воздействия исключены.
Запуск eLISA рассчитан на 2034 год. Ожидается, что обсерватория будет способна зафиксировать гравитационные волны гораздо меньших частот, чем aLIGO, впервые пронаблюдавшая явление. Период наблюдаемых eLISA волн может составлять около сотни секунд. Такие сигналы могут быть порождены бинарными звездными системами в нашей Галактике, а также слияниями сверхмассивных черных дыр в других звездных системах.