De European Space Agency heeft met succes de LISA Pathfinder gelanceerd, een ruimtevaartuig dat is ontworpen om technologie te demonstreren voor het waarnemen van zwaartekrachtgolven in de ruimte. De lancering vond plaats in Europa's ruimtehaven in Kourou, Frans-Guyana op een Vega-raket, om 3:04 GMT op 3 december (22:04 EST 2 december), 2015.
Zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen in het weefsel van de ruimtetijd, die Albert Einstein voorspelde in zijn algemene relativiteitstheorie. Tot dusver is gebleken dat gravitatiegolven ongrijpbaar zijn omdat ze extreem klein en ongelooflijk zwak zijn. De technologie die nodig is om ze te detecteren, is zeer gevoelig en daarom moeilijk te bedenken, plannen en bouwen.
De LISA Pathfinder-missie test alleen de technologie om te zien of het mogelijk is om de golven te detecteren die worden veroorzaakt door een zwaartekrachtsgebeurtenis zoals de botsing van twee zwarte gaten, een supernova of een ster met een wiebelige spin.
Een dergelijke gebeurtenis zou een minieme vervorming in het weefsel van de ruimte moeten veroorzaken en er wordt voorspeld dat deze kleine veranderingen detecteerbaar zouden moeten zijn. De nauwkeurigheid die nodig is om zwaartekrachtgolven te detecteren, is echter buitengewoon. Een voorbeeld van hoe kleine zwaartekrachtsgolven zijn: de rimpelingen die worden uitgezonden door een paar zwarte gaten in een baan, zouden een miljoen kilometer lange liniaal met minder dan de grootte van een atoom uitrekken.
LISA Pathfinder zal een gespecialiseerde laser en interferentiemeter gebruiken om de afstand te meten tussen twee vrij zwevende goud-platina blokjes die worden vrijgegeven in twee afzonderlijke vacuümkamers die 38 cm van elkaar verwijderd zijn. Tussen deze kamers bevinden zich de interferometerdetectoren. De kubussen zullen het equivalent zijn van vrije val en daarom vrij zijn van alle externe en interne krachten die erop inwerken, behalve de zwaartekracht. De detectoren zullen de relatieve posities van de kubussen met hoge precisie volgen. Deze tests zullen de basis leggen voor toekomstige gravitatiegolfobservatoria in de ruimte.
Zie de onderstaande video voor een gedetailleerde beschrijving en visualisatie van hoe LISA Pathfinder zal werken:
Het helpen om het ruimtevaartuig stabiel te houden is van het grootste belang voor het detecteren van zwaartekrachtgolven, dus ook getest op deze missie is NASA's Disturbance Reduction System (DRS), een boegschroeftechnologie waarmee de positie van het ruimtevaartuig continu kan worden aangepast, zodat het systeem gecentreerd blijft rond de testblokjes. Met behulp van lasers wordt de positie van de vrij zwevende testmassa's door het interferometerinstrument gemeten met een nauwkeurigheid van 100.000ste van de breedte van een mensenhaar.
Nogmaals, LISA Pathfinder zal zwaartekrachtgolven niet direct detecteren, maar het zal technologieën demonstreren die nodig zijn om ze te observeren. Het ruimtevaartuig zal nu een inbedrijfstellingsperiode van zes weken ondergaan terwijl het op weg is naar het Lagrange Point L1, ongeveer 930.000 mijl (1,5 miljoen kilometer) van de aarde in de richting van de zon. Daarna zal acht maanden technologische demonstratie plaatsvinden.
Als alles goed gaat, zou een toekomstig grootschalig observatorium voor ruimtevaartuigen hetzelfde soort sensoren kunnen gebruiken, maar ze zouden worden ondergebracht in drie afzonderlijke ruimtevaartuigen, gescheiden door ongeveer 600.000 mijl (1 miljoen kilometer). Wetenschappers zouden dan kunnen meten hoe gravitatiegolven de afstand tussen de testmassa's veranderen, wat een verschil zou zijn op de schaal van picometers (één picometer is één biljoenste meter).
Meer informatie: ESA LISA Pathfinder Fact Sheet, JPL,
