وافقت لجنة البرنامج العلمي التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) اليوم على مهمة LISA (هوائي التداخل الليزري الفضائي)، وهي أول جهد علمي لاكتشاف ودراسة موجات الجاذبية من الفضاء، بمشاركة معهدين إسبانيين لأبحاث الفضاء (ICE-CSIC). . واللجنة الانتخابية المستقلة).
من خلال هذه الخطوة، والتي تسمى رسميًا “التبني”، تدرك وكالة الفضاء الأوروبية أن مفهوم المهمة والتكنولوجيا متقدمان بما فيه الكفاية، وتعطي الضوء الأخضر لبناء الأدوات والمركبات الفضائية. سيبدأ العمل في يناير 2025 بمجرد اختيار المقاول الصناعي الأوروبي.
ليزا ليست مجرد مركبة فضائية واحدة، بل كوكبة من ثلاثة. وهذه تتبع مدار الأرض حول الشمس، مما يخلق مثلثًا متساوي الأضلاع أكثر دقة في الفضاء. ويبلغ طول كل جانب من المثلث 2.5 مليون كيلومتر (ستة أضعاف المسافة بين الأرض والقمر)، وعلى هذه المسافة ستتبادل المركبة الفضائية أشعة الليزر. ومن المقرر إطلاق المركبات الفضائية الثلاث في عام 2035 على صاروخ أريان 6.
صوت لفيلم الكون
قبل قرن من الزمان، قدم أينشتاين تنبؤًا ثوريًا بأنه عندما تتسارع الأجسام الضخمة، فإنها تهتز نسيج الزمكان، مما يخلق تموجات صغيرة تسمى موجات الجاذبية. وبفضل التقدم التكنولوجي الحديث، أصبح من الممكن الآن اكتشاف هذه الإشارات المراوغة.
في جميع أنحاء الكون، سيكتشف LISA التموجات في الزمكان الناتجة عن اصطدام الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات. سيسمح هذا للفريق بتتبع أصل هذه الأجسام، ونموها إلى ملايين المرات مقارنة بالشمس، وتحديد الدور الذي تلعبه في تطور المجرات.
“LISA هي مبادرة لم تتم تجربتها من قبل. باستخدام أشعة الليزر على بعد عشرات الكيلومترات، يمكن للأداة الأرضية اكتشاف موجات الجاذبية الناتجة عن انفجارات المستعرات الأعظم أو الأحداث التي تنطوي على أجسام ذات حجم نجمي، مثل النجوم عالية الكثافة والثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية. توضح نورا لوتزجيندورف، العالمة الرئيسية في مشروع ليزا: “لتوسيع حدود دراسات الجاذبية، نحتاج إلى الذهاب إلى الفضاء”.
صدى للحظات الكون الأولى
تم إعداد المهمة لالتقاط اللحظات الأولى للجاذبية في كوننا، مما يوفر رؤية مباشرة للثواني الأولى بعد الانفجار الكبير، كما تنبأت النظريات الحالية.
وأيضًا، نظرًا لأن موجات الجاذبية تحتوي على معلومات حول مسافة الأجسام التي تنبعث منها، سيساعد LISA في التحقق من النتائج عن طريق قياس التغير في توسع الكون بمقياس مختلف عن التقنيات المستخدمة في رحلات الفضاء إقليدس والمسابير الأخرى. .
وفي مجرتنا، سيكتشف LISA اندماج العديد من الأجسام المدمجة، مثل الأقزام البيضاء أو النجوم النيوترونية، مما يوفر رؤية فريدة للمراحل النهائية لتطور هذه الأنظمة. ومن خلال تحديد مواقعها ومسافاتها، سيعمل LISA على تحسين فهمنا لبنية درب التبانة.
للكشف عن موجات الجاذبية، ستستخدم ليزا مكعبات صلبة من الذهب والبلاتين، تسمى كتل الاختبار (أصغر قليلاً من مكعب روبيك)، والتي تطفو بحرية في غلاف خاص في قلب كل مركبة فضائية. يمكن أن تسبب موجات الجاذبية تغيرات صغيرة في المسافة بين الكتل في المركبات الفضائية المختلفة ويمكن رصد هذه الاختلافات باستخدام قياس التداخل بالليزر.
تتضمن هذه التقنية إطلاق أشعة ليزر من مركبة فضائية إلى أخرى، ثم تراكب إشارتها لتحديد التغيرات في مسافة الكتلة إلى بضعة أجزاء من المليار من المليمتر.
يجب أن يتم تصميم المركبة الفضائية بطريقة لا تؤثر فيها سوى هندسة الزمكان على حركة الكتل في حالة السقوط الحر.
المساهمة الاسبانية في ليزا
أصبح LISA، بقيادة وكالة الفضاء الأوروبية، ممكنًا بفضل التعاون بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا واتحاد العلماء الدولي، اتحاد LISA.
تتم قيادة المساهمة العلمية في إسبانيا بشكل مشترك من قبل معهد علوم الفضاء (ICE-CSIC)، ومعهد علوم الكون بجامعة برشلونة (ICCUB) وجامعة بوليتكنيكا في كاتالونيا – BarcelonaTech (UPC). وجميعهم أعضاء منتسبون في معهد الدراسات المكانية في كاتالونيا (IEEC).
تركز المساهمة الإسبانية على النظام الفرعي للتشخيص العلمي (SDS)، وهو أحد الأنظمة الفرعية الثلاثة الرئيسية للطيران. الهدف هو قياس الاضطرابات البيئية على كل قمر صناعي في المجرة من أجل تمييزها عن تأثيرات موجات الجاذبية. سيكون لدى SDS أجهزة استشعار لدرجة الحرارة والمجال المغناطيسي والإشعاع على كل قمر صناعي.
يقول باحث التجربة ميكيل نوفرارياس من ICE: “للكشف عن موجات الجاذبية، سيقيس LISA الإزاحات بين الكتل على مقياس لا شيء، وصولاً إلى مقياس البيكومتر، أي حجم الذرات تقريبًا، على كل من الأقمار الصناعية الثلاثة في الفضاء”. – عضو في اتحاد CSIC و IEEC و LISA.
ويضيف: “يجب أن تحقق أجهزة استشعار SDS مستويات غير مسبوقة من الدقة والاستقرار في الفضاء، وأن تكون قادرة على التمييز بين تأثير التقلبات البيئية الصغيرة وتلك التي تنتجها موجة الجاذبية”.
بالإضافة إلى المساهمة في أداة LISA، سيقود ICE-CSIC أيضًا تطوير مركز توزيع البيانات في إسبانيا مزودًا بالوسائل اللازمة لاستغلاله العلمي.
يقول الباحث كارلوس إف. سوبورتا. ICE-CSIC وIEEC وعضو في مجموعة البحث العلمي التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية لمهمة LISA.
تتبع المركبة الفضائية خطى سابقتها، LISA Pathfinder، التي أظهرت قدرتها على الحفاظ على كتل الاختبار في السقوط الحر بدرجة مذهلة من الدقة. المساهمة الإسبانية في مستكشف LISA، الذي تم إطلاقه في عام 2015، كانت بقيادة ICE-CSIC وIEEC في إطار مجموعة أبحاث علم فلك الجاذبية ICE-CSIC.
