Eine bahnbrechende Physiklabor ist im Begriff, Blast in den Weltraum

Ein bemerkenswerte wissenschaftliche Experiment soll Erde auf eine sechswöchige Reise zu verlassen, die 1 Million Meilen entfernten enden werde. LISA Pathfinder markiert den Beginn der Menschheit den Weltraum Jagd auf die schwer fassbare Gravitationswellen zuerst von Albert Einstein vorhergesagten vor einem Jahrhundert.

Gravitationswellen sind Wellen im Gefüge der Raumzeit durch die energiereichsten Ereignisse im Universum verursacht – Supernovae, schwarzes Loch Fusionen und dergleichen. Im Gegensatz zu elektromagnetischer Strahlung, die verstreut und verzerrt von der Materie, durchdringen Gravitationswellen alles ohne betroffen und somit bietet Fenster in sonst undurchschaubare kosmische Phänomene.

"Gravitationswellen sind der direkteste Weg der Untersuchung großen Teil des Universums, das dunkel ist", erklärte Bill Weber, ein Wissenschaftler an der Università di Trento an LISA Pathfinder Gizmodo in einem Telefon-Interview. "Schwarze Löcher, Neutronensterne, und andere Objekte, die exotische leichten Geräusch emittieren nicht, aber sie sind vermutlich ein ziemlich typisches Schicksal für Sterne am Himmel."

Einsteins Raumzeit Wellen sind auch interessant für Physiker, die wollen verstehen, wie die Kraft von Schwerkraft unter extremen Bedingungen funktioniert. "Man können Objekte umkreisen einander bei Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit vorstellen" weiter Weber. "Es gibt vieles, was wir nicht über die Schwerkraft in diesem Regime von sehr starken Gravitationsfeldern getestet."

Es gibt nur ein Problem: die Unterschriften von Gravitationswellen sind extrem blass. Stellen Sie empfangen die geringste drückt, Ihre Position ändern, indem ein Millionstel Millimeter. Sie würde nicht den Unterschied überhaupt bemerken, aber das ist die Art von Kraft, die Physiker versuchst zu erkennen. Sie können sich vorstellen, unsere geschäftigen, nicht überfüllten Planeten genau das ideale Labor.

Computermodell des LISA Pathfinder experimentelle Kammern (gold-Boxen) und Laser-Interferometer-System (Mitte). Bild-Gutschrift: ESA

"Immer von der Erde entfernt, Sie weg von der lauten Gravitationsfeld durch die Bewegung der Ozeane und der Atmosphäre und der vibrierenden Erde und Autos bekommen", sagte Weber.

Darüber hinaus können befreit von den räumlichen Zwängen eines kleinen Planeten, wir einige ernsthaft ambitionierte Experimente einrichten. "Die Gravitationswellendetektoren bauen wir am Boden durch die Schwerkraft Lärm der Erde und die Fähigkeit, Detektoren für die erforderliche Länge zu bauen in ihrer Empfindlichkeit bei ein paar Hz begrenzt sind, sagte LISA Pathfinder Data Analyst Martin Hewitson Gizmodo in einer e-Mail." Im Raum gelten keine Beschränkungen."

So ist Raum genau, wohin wir gehen.

Diese Woche startet die European Space Agency LISA Pathfinder, eine Prototyp-Observatorium für Gravitationswellen Erkennung erforderlichen Technologien zu testen. Das Ziel ist einfach: mit Laser-Interferometer, das Raumschiff wird versuchen, die relativen Positionen der zwei 1,8-Zoll-Gold-Platin-Würfel im freien Fall genau zu messen. Untergebracht in separate Elektrode Boxen, die nur 15 Zoll auseinander, die Test-Objekte aus dem Sonnenwind und andere äußere Kräfte, abgeschirmt werden, derart, dass die winzigen Bewegungen verursacht durch Gravitationswellen (hoffentlich) erkannt werden können.

LISA Pathfinder Elektrode Gehäuse Kammern, wo die Positionen der Testmassen genau überwacht werden sollen. Bild-Gutschrift: CGS SpA

Wir werden nicht tatsächlich sehen Gravitationswellen mit LISA Pathfinder – das Experiment ist zu klein. Eher, wie Weber es ausdrückt, "zeigen wir, dass Sie Messungen der relativen Position von zwei Prüflingen bei sehr hoher Präzision machen können." Wir sind Spritzen für hundert Millionstel Millimeter.

Schließlich plant die ESA eine große weltraumgestützte Sternwarte, die präzise Messungen auf Test-Objekte, die durch Hunderte von Tausenden von Meilen getrennt. Auf diese Art von Schuppen konnten wir ein viel breiteres Netz abgeben, Messung von Gravitationswellen bis in den Bereich Millihertz. "Bei diesen Frequenzen, es wird voraussichtlich eine Fülle von astrophysikalische und kosmologischen Quellen, die uns mit Signalen aus einer gewalttätigen und massive Veranstaltungen im Universum," sagte Hewitson.

Flugbahn des Raumschiffs LISA Pathfinder. Bild-Gutschrift: ESA

LISA Pathfinder soll auf einer Vega-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana starten. (Der Start war für gestern geplant, verspätet wegen eines technischen Problems und ist nun für Donnerstag Morgen um 05:04 Uhr eingestellt. Wir aktualisieren der Zeitplan ändert.) Nach Eingabe erdnahen Orbit, wird das Raumschiff vom letzten Raketenstufe trennen und beginnt seine erste Signale auf den Boden übertragen.

In den nächsten zwei Wochen wird das Handwerk durchlaufen eine Reihe von Orbit anheben Manöver, treibt es auf eine sechswöchige Reise an die L1-Lagrange Punkt, eine Position der stabile Umlaufbahn zwischen Sonne und Erde die Anziehungskraft. Bis Anfang März soll LISA Pathfinder zu Beginn der Einnahme Messungen vorliegen. Seine Wissenschaftsteam verbringen mehrere Monate, die Durchführung von Tests, um zu verstehen, das Labor Messgenauigkeit, streunenden elektrostatische Kräfte, kosmische Strahlung, einschließlich Beschränkungen und – buchstäblich – die zufällige Bewegung der Moleküle innerhalb der Massen selbst.

"Gibt es eine ganze Reihe von Physik des kleinen Kraftmessungen, die wollen wir untersuchen, so können wir bei der ESA umdrehen und sagen," das funktioniert, das sind die physikalischen Effekte, die uns einschränken, und wir haben quantitativ studierte sie"", sagte Weber. "Wenn LISA Pathfinder erfolgreich ist, ist, dass ein wirklich wichtiger Meilenstein."

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Oben: LISA Pathfinder, bereit für den Start via ESA