Alt du behøver at vide om ESA LISA Pathfinder Mission

På mindre end en måned vil Den Europæiske Rumorganisation lancere LISA Pathfinder rumproben for at lægge grunden til en dristig plan for at undersøge gravitationsbølger i det ydre rum omkring 20 år fra nu. Missionen blev godkendt i november 2000, og det er taget 15 år at nå en lanceringsbane. Her er alt hvad du behøver at vide om denne utroligt dristige virksomhed.

LISA er kort for laserinterferometer rumantennen. Hele missionen er faktisk en del af et større koncept - "udviklet LISA" eller eLISA - at opbygge og drive et observatorium i rummet, der direkte kan studere tyngdekraftbølger. Banerens formål er at teste teknologier, der vil blive brugt til eLISA på det tidspunkt at mission lancerer i 2034. Bestræbelsen vil i sidste ende koste ESA mere end $ 420 millioner dollars.

LISA Pathfinder-missionen vil sætte to testmasser i et næsten perfekt gravitationsfrit fald og måle deres bevægelse for at demonstrere, at frie faldende kroppe følger geodesik - lige linjer i buet rum - i rumtid. At gøre dette kræver nogle af de mest præcise pakker af instrumenter, der nogensinde er bygget, herunder state of the art trægtsensorer, et lasermetrologisystem, trækfri kontrol og et mikrofremdrivningssystem til ultra-præcis bevægelse.

Hvis det ikke lyder fantastisk nok, er der mere.

Hidtil har forskere primært studeret universet ved at observere elektromagnetiske bølger, som synligt lys, infrarødt og ultraviolet lys, radiobølger, røntgenstråler og gammastråler. Punktet i hele LISA-programmet er at give os mulighed for at observere universet ved at opdage gravitationsbølger: krusninger i spacetime skitseret af Albert Einsteins teori om generel relativitet. De eksisterer rundt om i universet, men er aldrig blevet registreret direkte af forskere. Nøjagtigt at studere disse bølger - kun virkelig muligt i et vakuum med nul-tyngdekraft - kunne endelig kaste lys på mange af rumtidsfænomenerne, som vi stadig meget lidt ved, som sorte huller.

Ud over de videnskabelige konsekvenser er der store teknologiske grunde til, at verden vil være opmærksom på LISA Pathfinder. Træksensorerne på sonden vil kunne overvåge bevægelser, der er så små som 46 millimeter. Når håndværket begynder at bevæge sig væk fra sin nulstilling, aktiverer styresystemet micro-newton thrusters - første gang dette fremdriftssystem nogensinde bliver brugt af ESA - til at centrere fartøjet.

Desuden vil stifinderen kunne registrere bevægelser af testmassen så lille som en milliontedel af en millimeter og relative bevægelser af de to testmasser ned til en tusindedel af en milliontedel af en millimeter.

Når LISA Pathfinder endelig starter den 2. december, løber den ud til en halobane 310.600 og 497.000 miles bred, 932.000 miles væk fra Jorden. Missionens operationelle fase skal være omkring seks måneder, men kunne forlænges med et år til at gennemføre flere målinger relateret til generel relativitet.

Selv om denne mission måske ikke genererer det, er NASAs undersøgelse af Mars lige nu, kan dens konsekvenser være langt mere dybtgående om rumforskning og fysikforskning. Hvis LISA Pathfinder testene lykkes, betyder det, at vi kommer til at være et skridt tættere på at se, at mennesker opbygger et observatorium, der drives i rummet. Det betyder, at vi vil være i stand til endelig at observere noget, som verdens største fysiker kun kunne teoretisere om. Bare to årtier siden var det utænkeligt. I 2034 kunne det (forhåbentlig) være en realitet.