欧洲航天局研制“探路者”观测宇宙引力波

伤我心太深

欧洲空间局打造的LISA“探路者”引力波探测器是今年宇宙学研究领域的一个重要事件，欧洲科学家试图再次对引力波发起挑战。根据爱因斯坦的广义相对论，大质量天体的合并、碰撞等事件可以形成强大的引力波，如同时空中的涟漪。
引力波的形成过程虽然涉及到黑洞、超新星等天体事件，但传递到地球时却变得非常微弱，需要更加精密的仪器才能探测到引力波。LISA“探路者”探测器就是这么一个寻找引力波的新利器，目前探测器已经在位于英国的空客防务和航天分部完成了模块设计与制造，之后前往德国进行最后的系统集成与测试。预计在九月份运抵法属圭亚那发射场进入发射程序。



空中客车公司位于英国赫特福德郡的技术人员Andy Stroomer认为我们正在执行一个庞大的引力波探测计划，这是很特别的东西，未来几年我们可能有所收获。欧洲目前也在执行火星登陆计划，并建设一个全新的工厂来容纳火星车的制造，2019年送往火星表面。英国赫特福德郡斯蒂夫尼奇的工厂主要制造探测器主体和推进装置，帮助探测器顺利进入轨道。



目前LISA“探路者”探测器的重要科学仪器都没有安装，未来几周内将会陆续到位。探测器内最重要的核心结构为一套超精密的测量系统，由两个金铂块构成，升空后两块金铂将分离，处于自由漂浮状态。然后通过激光跟踪它们的相对运动来探测引力波。该系统也是目前人类制造的最精密系统之一。
由于金铂块处于很小的封闭空间内，因此科学家要精确控制空间内的温度和磁场影响，要做到这一点就需要排除任何一个可能的干扰项，毕竟该实验的设计就是精确测量金铂块的移动，范围只有几个皮米。LISA“探路者”探测器项目主管塞萨尔•加西亚认为探测器可能是有史以来建造的最精密卫星，我们相信最终测量引力波的目标能够实现。

当然LISA“探路者”探测器并不是一个孤立的系统，其原理涉及迈克尔逊干涉仪，科学家计划通过三个探测器组成一个等边三角形，每个探测器距离数百万公里，这样干涉臂的长度就远远超过地面上的引力波探测装置。从中可以看出，LISA“探路者”探测器的测量精度也是非常高的，有望探测到遥远宇宙传递至地球的引力波。


目前几个发达国家和地区都在推进引力波的探测，比较前沿的如日本、美国以及欧洲，建造了数个大型引力波干涉测量基站。加州理工与麻省理工联合开发的LIGO引力波探测项目是目前最前沿的引力波项目之一，两个探测器距离数公里，测量臂为L型，但到目前为止仍然没有探测到引力波。LISA探测器拥有百万公里的测量臂，因此也是最有希望探测到引力波的装置。