这几乎可以说是第一次在现有条件下，在实验室里测试LISA的激光测量技术。由马克斯普朗克重力物理学研究所(阿尔伯特爱因斯坦研究所;AEI)和德国汉诺威莱布尼兹大学重力物理学研究所领导的一个研究小组通过一项新颖的实验取得了突破。这项工作与LISA探路者的任务有关，该任务于2015年至2017年在太空测试了LISA技术。

LISA是一个计划的太空观测站，将探测地球上无法探测到的引力波。一个由国际科学家组成的科学联盟目前正在将LISA作为欧洲航天局(ESA)的一个任务进行开发。通过实验，AEI的科学家们展示了LISA相位计的功能，它将是天文台的中心测量单位。他们的实验也可以很容易地扩展到进一步的测试中，从而验证LISA测量天文台的其他步骤。

阿尔伯特爱因斯坦研究所的汉诺威光学测试台，用于在真空室中集成Lisa技术之前对其进行测试。这三个激光器是通过光纤传输的。图片来源：马克斯普朗克重力物理研究所

“规划中的LISA空间天文台的所有组件必须满足测量引力波的严格精度要求，”托马斯·施瓦兹博士说，他是发表在著名杂志《物理评论快报》上的文章的主要作者。“在实验室创造条件，在这种条件下，LISA的巨大精度可以得到验证，但是过程需要非常小心。我们这是第一次可以在实验室中在几乎真实的任务条件下测试LISA技术的一个重要部分，并证明它能够按照预期工作。”

LISA–太空引力波观测站

LISA计划于2034年作为欧洲航天局(ESA)的一个任务发射到太空。该任务将由三颗卫星组成，它们将形成一个等边激光三角形，每边大约250万公里长。在太空中，编队飞行的距离被引力波改变了三万亿分之一米。

为了检测这些微小的变化，LISA卫星上的仪器(相位计)监测并测量它们之间交换的激光。这种测量必须以最高的精度进行，就像一个极为精确的低噪音和低失真的麦克风，但是还要精确8到10个数量级的范围内进行。

在实验室测试中LISA测量值

在他们的文章中，研究人员描述了一种新的实验装置，这种装置首次能够在实验室中在几乎真实的任务条件下进行基于激光的LISA测量，并使用它来验证相位计的准确性。

该装置由一个光学工作台组成，由于其特殊的结构，非常精确和稳定，因此消除了所有不必要的噪声源，比以前的实验好十倍。因此，所需的LISA精度可以达到一米的万亿分之一范围。

LISA计划的任务将使用三颗相隔数百万公里的卫星探测太空中的引力波。激光将被用来测量撞击重力波引起的相对距离的微小变化。来源：阿尔伯特爱因斯坦研究所。

在光学实验台上，将三束受控产生的激光束成对叠加，得到六束具有精确特性的新激光束。通过巧妙地叠加这些混合光束中的三个并用相位计测量它们的特性，可以精确地检查其功能。

在几乎真实的任务条件下成功测试

用该装置测试的相位计几乎在LISA的整个测量范围内都能满足任务要求。这个成功的测试是第一次在几乎真实的条件下进行。它表明，通过新的设置和小的修改，可以在更现实的条件下测试LISA任务的进一步核心组件。

“准确理解LISA任务的所有细节，并提前在实验室进行测试，这一点至关重要，”AEI汉诺威空间干涉测量研究小组组长格哈德·海因策教授解释说。“只有这样，我们才能确保这项复杂的任务按计划进行。一旦卫星绕太阳运行，我们就不能再修改硬件了。”

未来引力波天文学与LISA

LISA将测量低频重力波，振荡周期从10秒到超过半天，而地球上的探测器无法观测到。例如，这种引力波是由超大型黑洞发射的，比太阳重数百万倍，这些黑洞在星系中心合并，在我们的星系中有数万颗双星的轨道运动，也可能是由宇宙弦和大爆炸的回声等外来源发出的。

在2015年12月至2017年7月期间，LISA探路者任务演示了空间中的其他LISA组件，并表明它们超过了整个LISA测量波段的要求。

欧空局目前正在与国际LISA联盟进行A阶段系统研究。为执行任务，将对空间组件进行初步设计。

微信分享

x

用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈

网站内容来源于互联网、原创，由网络编辑负责审查，目的在于传递信息，提供专业服务，不代表本网站及新媒体平台赞同其观点和对其真实性负责。如因内容、版权问题存在异议的，请在 20个工作日内与我们取得联系，联系方式：021-80198330。网站及新媒体平台将加强监控与审核，一旦发现违反规定的内容，按国家法规处理，处理时间不超过24小时。