歐洲空間局與NASA合作啟動引力波空間探測任務

這幅圖像展示了歐洲空間局（ESA）的LISA天文台——一項計劃於2034年發射的研究引力波的多飛行器任務。在該計劃的概念中，LISA由跨越數百萬千米、共同組成一個三角形的三個飛行器組成。三角形每條邊（干涉臂）的試驗載荷將通過激光器連接起來，從而探測經過的引力波。

圖片來源：AEI/Milde Marketing/Exozet

歐洲空間局（ESA）將太空激光干涉儀 （LISA）選作其宇宙視野科學項目（Cosmic Vision science program）的第三個大型任務。 這個由三個航天器組成的干涉儀被用來研究空間中的引力波，是ESA和NASA 研究已久的項目。

ESA的科學項目委員會在6月20日的會議上宣布了這個決定（譯者註：即被列為第三個大型任務）。這項任務將從現在開始設計、制定預算與提案，以便在開始建造前得到採納。LISA計劃於2034年發射。NASA將與ESA在這項任務的設計、發展，操作和數據分析中合作。

一個世紀以前，阿爾伯特?愛因斯坦（Albert Einstein）就在他的廣義相對論中預測了引力波的存在。大質量加速運動的物體，如正在併合的黑洞，能夠發出能量波，這些能量波能夠在時空中產生漣漪。1978年，科學家們在觀測一對互相繞轉的雙中子星時發現，該系統流失的能量與理論預測中引力波攜帶走的能量相同，這一發現間接證明了引力波的存在。

2015年9月，美國國家基金會贊助的地基激光干涉引力波天文台（LIGO）第一次直接觀測到了引力波。該信號由兩個相隔約13億光年的恆星級質量黑洞的併合發出。在此之後，來自黑洞併合事件的類似信號也相繼被觀測到。

2016年2月11日，LIGO發現引力波新聞發布會的完整版。由@字幕組ZiMuZu 聽譯。

由於地震、熱漲落等噪音源的影響，LIGO只能夠探測到頻率約為100赫茲的較高頻率引力波。但如果要探測更劇烈的天體活動，如發生碰撞的星系中超大質量黑洞的併合，需要探測頻率低於1赫茲的引力波，這時需要的靈敏度只有可能在空間中達到。

LISA由三個相隔2500萬千米，形成三角結構的航天器組成，它們跟隨著地球繞太陽公轉。每個航天器都攜帶了試驗載荷，它們被設計為與外界隔離，只受引力影響。激光被用來測量三個航天器中的試驗載荷兩兩之間的距離。兩個航天器之間任何微小的的距離變化就意味著接受到了引力波信號。

例如，LISA的靈敏度將足夠探測來自超大質量黑洞（每一個黑洞的質量都約為太陽質量的100萬倍以上）併合產生的引力波。它還能夠探測包含中子星或黑洞的雙星系統發出的引力波，這些系統能量的損失導致他們的軌道半徑減小。LISA還可能探測到在宇宙最早期產生的引力波背景。

近幾十年，NASA一直致力於發展LISA所需要的技術，包括測量技術，微推進技術，控制系統技術，以及提供數據分析技術的支持。

例如，由美國與德國合作的GRACE Follow-On任務（譯者註：重力恢復與氣候實驗後續計劃，致力於追蹤地表水的流向，了解地球的氣候變化），計劃於今年年末發射衛星替換舊有的GRACE衛星，，將攜帶一個採用原本為LISA開發的技術的激光測量系統。這個任務的激光測距儀將以前所未有的精度測量兩個衛星之間的距離，在空間中第一次證明這項技術的優越性。

2016年，歐洲宇航局LISA探路者（LISA Pathfinder）成功展示了建造LISA需要的核心技術。 三個LISA的航天器必須能夠在不干擾試驗載荷的前提下，繞著它們飛行，這個過程叫無阻力飛行。LISA探路者在其運行的起初兩個月展示了這個過程，精度為任務所需精度的5倍，之後，它的靈敏度到達了整個多航天器天文台的要求。美國的科研人員在LISA探路者任務中合作了很多年，這個任務攜帶了一個由NASA支持的實驗，ST7 擾動消減系統（ST7 Disturbance reduction system），這個實驗一直由NASA的位於加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室負責。

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