اخبار

رهیاب لیسا؛ آماده برای پرتاب + اینفوگرافیک

LISA Pathfinder - رهیاب لیسا
نوشته شده توسط محمدرضا رضایی

به زودی پرتاب فضاپیمای رهیاب لیسا انجام خواهد شد. فضاپیمایی که قصد دارد فناوری لازم برای ردیابی امواج گرانشی را در فضا آزمایش کند. وجود این امواج یکصد سال پیش در نظریه نسبیت عام اینشتین به آن اشاره شده، اما تاکنون کشف نشده است. عملکرد موفق این فضاپیما، زمینه‌ساز انجام ماموریتی در سال ۲۰۳۴ خواهد بود که به ساخت بزرگ‌ترین ردیاب امواج گرانشی در فضا منجر می‌شود. در اینجا نگاهی گذرا به ماموریت رهیاب لیسا داریم.
چهارشنبه ۱۱ آذر ۹۴ در ساعت ۷:۴۵ صبح به وقت ایران، پرتابگر وگا، فضاپیمای رهیاب لیسا را از پایگاه فضایی گویان در آمریکای جنوبی به فضا پرتاب خواهد کرد. رهیاب لیسا نتیجه تلاش ۲۴ ساله دانشمندان و مهندسان سازمان فضایی اروپا در ۳۴ موسسه علمی، شرکت و دانشگاه در سراسر قاره سبز است. فضاپیمایی که هدف از پرتاب آن، بررسی فناوری یک تداخل‌سنج برای ردیابی امواج گرانشی است. امواجی که برای نخستین‌بار یکصد سال پیش اینشتین به صورت تئوری وجود آنها را در نظریه نسبیت عام اثبات کرد. هر چند رهیاب لیسا، توانایی ردیابی امواج گرانشی را ندارد، اما زمینه‌ساز انجام ماموریتی در سال ۲۰۳۴ است که احتمالا به کشف این امواج منجر خواهد شد.

LISA Pathfinder - رهیاب لیسا

امواج گرانشی چیست؟ و چگونه ردیابی می‌شوند؟
براساس نظریه نسبیت عام، بعد چهارم به صورت صفحه فضا – زمان تعریف می‌شود. هر چیزی در کیهان، اعم از سیارات، ستاره‌ها و کهکشان‌ها با توجه به میزان جرمی که دارد، روی این صفحه خمشی ایجاد کرده و با حرکت جرم، این خمش هم حرکت می‌کند. حال زمانی که یک ستاره منفجر می‌شود و یا جت‌های انرژی در حال خارج‌شدن از سیاهچاله‌ای هستند، امواجی را روی این صفحه ایجاد می‌کنند. مشابه حالتی که شما تکه سنگی در استخر آب می‌اندازید و امواجی را روی آب ایجاد می‌‌کنید.
ما در جهان میلیون‌ها منبع برای تولید امواج گرانشی داریم. این امواج از خود هیچ موج الکترومغناطیسی ساطع نمی‌کنند، اما روی آنها تاثیر می‌گذارند. این کلیدی برای ردیابی این امواج در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد. اما معمولا امواج گرانشی هنگامی که به ما می‌رسند، بسیار ضعیف هستند و ردیابی آنها نیازمند داشتن تداخل‌سنج‌های بسیار بزرگ و دقیق است. از این رو از سال‌ها پیش در کشورهایی نظیر آمریکا، آلمان، ایتالیا و ژاپن تداخل‌سنج‌های بزرگی برای ردیابی امواج گرانشی ساخته شده است.
روش کار این تداخل‌سنج‌ها به این شکل است که دو پرتو الکترومغناطیس که در اینجا پرتوهای لیزر هستند را در لوله‌های خلا می‌تابانند. طول برخی از این لوله‌های خلا به دو کیلومتر هم می‌رسد. این دو پرتو باید همواره در وضعیت ثابتی قرار بگیرند. به شکلی که حتی لرزش عبوری یک کامیون هم، روی آنها تاثیری نگذارد! در شرایطی که اثر همه عوامل خارجی روی این پرتوها خنثی شد، باید منتظر ماند تا روزی موج گرانشی از میانه این تداخل‌سنج عبور کند و تا دانشمندان آن را ردیابی کنند. ردیابی امواج گرانشی به ما در شناخت پدیده‌های مهمی مانند سیاهچاله‌ها یا انفجارهای ابرنواختری بسیار کمک می‌کند.
با اینکه تداخل‌سنج‌های زمینی ابعاد بسیار بزرگ در اندازه چند کیلومتر دارند، اما برای ردیابی امواج گرانشی همچنان کوچک به حساب می‌آیند و باید به فکر جایی بود که محدودیت ابعاد در ساخت ردیاب‌های امواج گرانشی نداشته باشیم. بدون شک «فضا» بهترین مکان است.

LISA Pathfinder - رهیاب لیسا

فضاپیمای رهیاب لیسا
«آنتن فضایی تداخل سنج لیزری تکامل‌یافته» است که آن را به اختصار «eLISA» می‌گویند، برنامه فضایی بلندمدتی است که حدود ۲۴ سال پیش با هدف ساخت یک ابرتداخل‌سنج فضایی برای ردیابی امواج گرانشی آغاز شده است. هم‌اکنون این برنامه به میانه کار خود رسیده و فضاپیمای رهیاب لیسا ماموریت دارد، فناوری‌های لازم برای اجرایی‌کردن این برنامه را در فضا برای نخستین‌بار بیازماید. ماموریت اصلی در سال ۲۰۳۴ انجام خواهد شد.
در مرکز فضاپیمای رهیاب لیسا یک محموله تداخل‌سنج قرار دارد. این تداخل‌سنج شامل دو مکعب فلزی از جنس طلا و پلاتین به ابعاد ۴۶ میلی‌متر است که هر کدام یک و نود و شش صدم کیلوگرم وزن دارند. به این معکب‌ها «ماده آزمون» گفته می‌شود و فاصله بین آنها ۳۸ سانتی‌متر است. هر کدام از این مکعب‌ها درون استوانه‌‌ای خلا، شناور هستند و می‌توانند در راستای بالا و پایین حرکت جزئی داشته باشند. بین مکعب‌ها صفحه‌ای مربعی‌شکل به ابعاد ۲۰ سانتی‌متر قرار گرفته‌ است که روی این صفحه ۲۲ نیم‌آینه در جهت‌ها و زوایای مختلف چیده شده است. دو پرتو لیزر پرانرژی به کمک دو منبع که در یکی از اضلاع این صفحه قرار دارد، تابانده می‌شود و به کمک نیم‌آینه‌ها با هم تداخل پیدا کرده و بین دو مکعب حرکت می‌کنند.

LISA Pathfinder - رهیاب لیسا

میکروموتورهای نصب‌شده در رهیاب لیسا، کم‌پیشران‌ترین و کوچک‌ترین موتورهای فضایی هستند که تاکنون ساخته شده است. وظیفه این موتورها، اصلاح محورهای اصلی فضاپیما برای قرارگرفتن ماده آزمون در مرکز محفظه الکترود و خلاء است. به عبارت بهتر این رانشگرها لرزش‌ها و حرکت‌های اضافی فضاپیما که بر عملکرد تداخل‌سنج مرکزی آن تاثیرگذار است را خنثی می‌کنند.
رهیاب لیسا قرار است در یک ماموریت یکساله، عملکرد این تداخل‌سنج و سایر زیرسامانه‌های فضاپیما را مورد آزمایش قرار دهد. با تجربیات به دست‌آمده از این ماموریت، در سال ۲۰۳۴، سه فضاپیمای مشابه به فضا پرتاب می‌شود و آنها در وضعیتی نسبت به هم قرار می‌گیرند که تشکیل یک مثلث بزرگ دهند. طول هر ضلع این مثلث حدود یک میلیون کیلومتر است. به عبارت بهتر فاصله ۳۸ سانتی‌متری مکعب‌های ماده آزمون به یک میلیون کیلومتر افزایش پیدا کرده و در این شرایط ما ردیابی در فضا داریم که نسبت به نمونه‌های زمینی پانصد هزار برابر بزرگ‌تر است. ساخت این ردیاب شانس ما را برای ردیابی امواج گرانشی بسیار بالا می‌برد.
برنامه فضایی «ای.لیسا» را به نوعی می‌توان کاوش جهان در بعد چهارم دانست. این برنامه فضایی یکی از بلندمدت‌ترین برنامه‌های فضایی در تاریخ است که چند نسل از پژوهشگران به مدت نیم‌قرن روی آن کار می‌کنند.

مقصد رهیاب لیسا کجاست؟
فضاپیمای رهیاب لیسا قرار است حدود ۲ هفته پس از پرتاب در مداری با اوج ۸۰۰ هزار و حضیض ۵۰۰ هزار حول نقطه لاگرانژی – ۱، زمین و خورشید بچرخد. در این نقطه برهمکنش گرانشی زمین و خورشید همدیگر را خنثی می‌کند. نقطه لاگرانژی – ۱، حدود یک و نیم میلیون کیلومتر با زمین فاصله دارد.
در زیر می توانید اینفوگرافیک اختصاصی علمنا از این ماجراجویی علمی را ببینید.
برای نمایش بهتر این اینفوگرافیک روی آن کلیک کنید.

LISA Pathfinder - رهیاب لیسا - اینفوگرافی

درباره نویسنده

محمدرضا رضایی

دیدگاه شما چیست