Alles wat u moet weten over de ESA LISA Pathfinder-missie

In minder dan een maand lanceert het Europese Ruimtevaartagentschap de LISA Pathfinder-ruimtesonde om de basis te leggen voor een gedurfd plan om zwaartekrachtsgolven in de ruimte zo'n 20 jaar te onderzoeken. De missie werd in november 2000 goedgekeurd en het heeft 15 jaar geduurd om een ​​lanceerplatform te bereiken. Hier is alles wat u moet weten over deze ongelooflijk gewaagde onderneming.

LISA is een afkorting voor Space-antenne voor laser-interferometer. De hele missie maakt eigenlijk deel uit van een groter concept - "evolved LISA", of eLISA - om een ​​observatorium te bouwen en te exploiteren in de ruimte die gravitatiegolven direct kan bestuderen. Het doel van de Pathfinder is om technologieën te testen die tegen die tijd voor eLISA zullen worden gebruikt dat missie lanceert in 2034. Het streven kost uiteindelijk de ESA meer dan 420 miljoen dollar.

De LISA Pathfinder-missie plaatst twee testmassa's in een bijna perfecte gravitatievrije val en meet hun beweging om aan te tonen dat vrij vallende lichamen geodesics volgen - rechte lijnen in gebogen ruimte - in ruimtetijd. Hiervoor is een aantal van de meest precieze sets instrumenten ooit gemaakt, inclusief geavanceerde traagheidssensoren, een laser metrologie systeem, drag-free controle en een micro-voortstuwingssysteem voor ultra-precieze beweging.

Voor het geval dat niet geweldig genoeg klonk, is er meer.

Tot nu toe hebben wetenschappers voornamelijk het universum bestudeerd door elektromagnetische golven te observeren, zoals zichtbaar licht, infrarood- en ultraviolet licht, radiogolven en röntgenstralen en gammastraling. Het doel van het hele LISA-programma is om ons in staat te stellen het universum te observeren door zwaartekrachtsgolven te detecteren: rimpelingen in ruimtetijd die worden geschetst door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Ze bestaan ​​overal in het universum, maar zijn nooit rechtstreeks door onderzoekers ontdekt. Het nauwkeurig bestuderen van deze golven - alleen echt mogelijk in een vacuum met een nulzwaartekracht - kon uiteindelijk licht werpen op veel van de ruimtetijdverschijnselen waar we nog weinig over weten, zoals zwarte gaten.

Naast de wetenschappelijke implicaties, zijn er grote technologische redenen waarom de wereld aandacht zal schenken aan de LISA Pathfinder. De traagheidssensoren op de sonde kunnen bewegingen bewaken die zo klein zijn als 46 millimeter. Wanneer het vaartuig uit zijn nulpositie begint te bewegen, activeert het besturingssysteem de micro-Newton boegschroeven - de eerste keer dat dit voortstuwingssysteem ooit door de ESA wordt gebruikt - om het vaartuig te centreren.

Bovendien kan de pathfinder bewegingen van de testmassa van slechts één miljoenste van een millimeter detecteren, en relatieve bewegingen van de twee testmassa's tot een duizendste van een miljoenste van een millimeter.

Wanneer de LISA Pathfinder uiteindelijk op 2 december wordt gelanceerd, reist hij naar een halo-baan van 310.600 en 497.000 mijlen breed, 932.000 mijlen verwijderd van de aarde. De operationele fase van de missie moet ongeveer zes maanden zijn, maar kan met nog een jaar worden verlengd om meer metingen uit te voeren met betrekking tot de algemene relativiteitstheorie.

Hoewel deze missie misschien niet het gezoem genereert dat de NASA-studie over Mars op dit moment krijgt, kunnen de implicaties veel diepgaander zijn voor ruimte- en natuurkundig onderzoek. Als de tests van de LISA Pathfinder succesvol zijn, betekent dit dat we een stap dichterbij zullen zijn als we zien dat mensen een observatorium bouwen dat in de ruimte wordt gebruikt. Het betekent dat we eindelijk in staat zullen zijn om iets waar te nemen waar 's werelds grootste fysicus alleen maar over zou kunnen theoretiseren. Nog maar twee decennia geleden was dit ondenkbaar. Tegen 2034 zou het (hopelijk) een realiteit kunnen zijn.