LISA和LISA探路者 - 从太空探测引力波

项目简介

爱因斯坦预言的引力波被证实是物理学史上具有里程碑意义的科学发现之一。 LIGO/VIRGO 项目因首次探测到引力波而荣获了2017年的诺贝尔物理学奖

LISA Mission ©ESA–C.Carreau

为了能更敏感地察觉到引力波,最重要的是尽可能排除探测中的各种干扰信号,欧洲航天局(ESA)的科学家正在研究天基引力波的探测,这正是LISA探路者探测器(激光干涉空间天线)任务的一部分。虽然LIGO项目中的测量是基于地球的,但LISA探路者将首次使用卫星从太空进行探测。这样做的好处是可以探测到更低频率波段的引力波,并最大限度地消除地面干扰。

早在2016年,天文学家就使用LISA探路者执行LISA项目的技术包演示验证计划。作为LISA项目的前期任务,科学家向太空发射了一颗测试卫星,它装载着正式测控系统的小型复制品。这项在轨试验的成功——证明实施大型天基引力波探测的关键技术在现有条件下可行。

LISA optical bench ©University of Glasgow and University of Birmingham

我们的贡献

LISA探路者测控系统和未来LISA任务的技术核心是一台干涉仪,它的光学器件由贺利氏的熔融石英玻璃Suprasil制成。Suprasil带来的探测结果远远超出了科学家对精准度的预期。这台干涉仪的另一个部件也由贺利氏提供:两个由金铂合金制成的立方体用作系统的端镜。立方体之间的距离,以及不同航天器之间的距离,是通过高精度的测量技术并借助激光束来控制的。通过这种方式,极有可能探测到由引力波引起的微小范围内的时空变化以及由此引起的卫星之间距离的变化。这些距离作为研究参考,对于引力波的测量至关重要。

在接下来的几年里,欧空局将基于最前沿的知识技术积累为LISA任务做准备,正式的LISA探路者预计将于2034年发射。贺利氏将继续为此项目的光学部件提供高纯度、极抗辐射的石英玻璃。