Человечество находится на пороге нового этапа в исследовании космоса. НАСА представило первый прототип уникального телескопа, который станет частью масштабного проекта по обнаружению гравитационных волн в космосе. Этот амбициозный проект, получивший название LISA (Космическая лазерная интерферометрическая антенна), реализуется в сотрудничестве с Европейским космическим агентством и обещает совершить революцию в нашем понимании Вселенной.
Идея существования гравитационных волн была предложена учеными ещё в XIX веке, но только в 2015 году удалось доказать их существование с помощью обсерватории LIGO (Лазерно-интерферометрическая обсерватория гравитационных волн). Первая успешная фиксация волн произошла при наблюдении слияния двух черных дыр. Вслед за этим открытием началась разработка более мощного и чувствительного детектора — LISA, который будет работать в космосе и обеспечит значительно более точные измерения.
Детекторы, подобные обсерватории LIGO, способны фиксировать гравитационные волны, образующиеся в результате масштабных космических катаклизмов. Однако их эффективность ограничена возможностями наземных установок. Основное ограничение заключается в длине лазерных лучей, которые используются для измерений. В LIGO длина таких лучей составляет 4 километра, что в космических масштабах всё же недостаточно для высокоточной регистрации удалённых объектов. В отличие от наземных обсерваторий, LISA будет находиться в космосе, что позволит значительно увеличить чувствительность системы и её масштаб, достигая размеров, сравнимых с расстоянием до Солнца. Это критически важно для обнаружения слабых гравитационных волн от объектов на огромных расстояниях.
Принцип работы детекторов гравитационных волн напоминает эффект, который можно наблюдать при броске камня в воду: крупные объекты при движении создают в пространстве волны, подобные кругам на воде. Интерферометры, такие как LIGO, используют лазеры для измерения малейших изменений расстояния между объектами. Когда гравитационная волна проходит через этот участок пространства, она вызывает микроскопическое изменение длины пути лазерного луча. Эти изменения крайне малы — на уровне пикометров (триллионных долей метра), и их очень трудно зафиксировать с высокой точностью на Земле.
Прототип телескопа LISA в лаборатории NASA.
В основе перспективного проекта лежат шесть высокотехнологичных телескопов, первый прототип которых уже собран компанией L3Harris Technologies. Ключевой элемент каждого телескопа – уникальное зеркало из материала Zerodur, напоминающего по цвету янтарь. Этот специальный стеклокерамический материал обладает удивительными свойствами:
- Сохраняет форму при экстремальных температурах космоса
- Обеспечивает невероятную точность измерений (до пикометра – триллионной доли метра)
- Имеет исключительную оптическую эффективность
На данный момент прототип телескопа находится в стерильной лаборатории NASA, где проходят тесты для выяснения всех технических требований, необходимых для полноценной работы LISA. Специалист NASA Райан ДеРоса отмечает, что данный прототип станет основой для создания полноценной летной аппаратуры, которая будет использована на этапе финальной сборки.
Все шесть телескопов будут установлены на трёх космических аппаратах, способных обмениваться лазерными сигналами. Эти аппараты расположатся в виде равностороннего треугольника на расстоянии 2,5 миллиона километров друг от друга. Это позволит LISA фиксировать гравитационные волны от гораздо меньших объектов, чем это возможно с помощью наземных детекторов, и с большего расстояния. Однако перед запуском предстоит выполнить ещё множество инженерных задач. Ожидается, что ESA запустит проект LISA в середине 2030-х годов.
