LISA Pathfinder: Od gravitačních vln k vesmírnému prachu

LISA Pathfinder, technologická testovaná mise pro budoucí gravitační vlnový detektor, se ukazuje jako překvapivě dobrý lovec mikrometeoroidů.

Umělecké pojetí LISA Pathfinder ve vesmíru.

Někdy mohou mít vesmírné mise překvapivé vedlejší výhody. Uvedení věcí do vesmíru je nákladný a zdlouhavý úkol a vědci a vědci mají tendenci hledat inovativní způsoby, jak získat co nejvíce z několika misí, které ho dělají mimo fázi návrhu a mimo odpalovací rampu. Nyní NASA zkoumá právě takovou možnost: pomocí mise Evropské kosmické agentury LISA Pathfinder se vzorkem mikrometeoroidů v místním kosmickém prostředí plavidla.

„Ukázali jsme, že máme novou techniku ​​a že funguje, “ říká Ira Thorpe (NASA-Goddard Space Flight Center) v nedávné tiskové zprávě. „Dalším krokem je pečlivé použití této techniky v celé naší sadě dat a interpretace výsledků.“

LISA Pathfinder: Gravitational-Wave Demonstrator

LISA Pathfinder není navržen jako vědecká mise sama o sobě, ale jako klíčový technologický demonstrátor toho, co nakonec bude létat v plné gravitační vlnové vesmírné misi. Na palubě Pathfinderu se ve volném pádu vznášejí dvě 2 kg (4, 4 lb) kostky ze zlata a platiny, které jsou téměř nehybné vůči sobě.

V tomto symbolickém znázornění měří eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna) mírné vlnění v časoprostoru od sloučení černých děr o miliardy světelných let daleko. eLISA bude sestávat ze tří stanic vzdálených 5 miliónů km, které budou sledovat Zemi na sluneční oběžné dráze a propojeny laserovými paprsky, které monitorují nejmenší změny v jejich odděleních.
NASA

Nakonec bude mise eLISA (Evolved Laser Interferometry Space Antenna) využívat tři volně létající verze LISA Pathfinder v trojúhelníkové formaci, každá kosmická loď bude 5 miliónů kilometrů od ostatních dvou. Celá struktura větší než orbita Měsíce bude působit jako interferometr a detekovat sebemenší pohyby, které kostky vytvářejí v reakci na procházení gravitačními vlnami.

Experiment již obdivuhodně provedl během své šestiměsíční primární mise a prokázal citlivost pětkrát lepší, než je potřeba pro celou řadu eLISA. “Nyní, s kosmickou lodí stále v dobrém zdravotním stavu, vědci hledají, aby jí dali nový úkol.

LISA Pathfinder: Micrometeoroid Hunter?

LISA Pathfinder v laboratoři.
ESA / CNES / Arianespace / S. Martin

Cílem LISA je udržovat „gravitačně tiché“ prostředí pro své zlato-platinové kostky, takže čelí jakékoli nepřátelské síle. Celá vnější struktura LISA tak působí jako obrovský mikrometeroidní štít: Když kosmická loď narušuje něco jako sluneční vítr, její mikro-newtonové trysky jemně střílejí proti této síle. To pomáhá kostkám zůstat v pravém pádu. Vědci nedávno zjistili, že údaje o thrusteru mohou také sloužit jako záznam, který pomůže charakterizovat sluneční prostředí z hlediska kosmického prachu a trosek.

"Vždy, když mikroskopické zasažení prachu zasáhne LISA Pathfinder, jeho trysky vyřadí malé množství hybnosti přenesené do kosmické lodi, " říká Diego Janches (NASA-Goddard Spaceflight Center) v nedávné tiskové zprávě. „Můžeme to otočit a použít střelbu z paliva, abychom se dozvěděli více o dopadajících částicích. Hluk jednoho týmu se stává daty jiného týmu

Když je LISA Pathfinder zasažen kosmickým prachem, kosmická loď kompenzuje svými velmi přesnými mikro-tryskami.
ESA / NASA

Tyto malé částečky jsou sice malé, ale opravdu zabalí úder, když se stahují rychlostí až 36 000 km / h, což je více než 10krát rychlejší než překročení rychlosti kulky. NASA již dříve studovala mikrometeoroidní dopady pomocí svého zařízení pro dlouhodobé vystavení (LDEF), které bylo rozmístěno v dubnu 1984 kosmickým raketoplánem Challenger a přivedlo zpět na Zemi kosmickým raketoplánem Columbia v lednu 1990. Mikrometeoroidové nárazy také „pískovaly“ okna raketoplánů a malé dopady a slzy byly zaznamenány na slunečních polích a na vnějším povrchu Mezinárodní vesmírné stanice.

Ale populace mikrometeoroidů v blízkosti Země je pravděpodobně zvýšena gravitačním vlivem samotné planety. LISA Pathfinder obíhá ve vzdálenosti 1, 5 milionu kilometrů od Země, ve stabilním Lagrangiánském bodě L 1 . (Úkoly NASC DSCOVR a Solar Heliospheric Observatory Observatory obslouží i tento bod, ale v dostatečné vzdálenosti od sebe.) Vědci doufají, že to, co bude LISA Pathfinder na své oběžné dráze vzorkovat, bude reprezentativnější pro vnitřní prostředí sluneční soustavy - data, která jsou zásadní pro budoucí mise, zejména s posádkami na Mars.

Přeměnění LISA Pathfinder jako lovce mikrometeoroidů ukazuje, že někdy je hluk jednoho výzkumníka někdy druhým datem.