بعثة ليزا باثفايندر

كانت بعثة LISA Pathfinder ، المعروفة سابقًا باسمالبعثات القصيرة Small Missions للبحث المتقدم في التكنولوجيا 2 (SMART-2) مركبة فضائية تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية تم إطلاقها في 3 ديسمبر 2015 على متن الصاروخ Vega VV06.[3] اختبرت البعثة التقنيات اللازمة لهوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي (LISA)، وهو مرصد لموجات الجاذبية تابع لوكالة الفضاء الأوروبية من المقرر إطلاقه في عام 2034. بدأت المرحلة العلمية في 8 مارس 2016 واستمرت قرابة ستة عشر شهرًا.[5] في أبريل 2016، أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية أن بعثة ليزا باثفايندر أثبتت أن مهمة LISA ممكنة.

 

LISA Pathfinder
LISA Pathfinder spacecraft
Model of the LISA Pathfinder spacecraft 		ESA astrophysics insignia for LISA Pathfinder
طبيعة المهمة Technology demonstrator
المشغل ESA[1]
الموقع الإلكتروني الموقع الرسمي 
مدة المهمة 576 days
خصائص المركبات الفضائية
المصنع إيرباص للدفاع والفضاء
وزن الإطلاق 1,910 كـغ (4,210 رطل)[1]
الوزن الجاف 810 كـغ (1,790 رطل)
الحمولة 125 كـغ (276 رطل)
الأبعاد 2.9 م × 2.1 م (9.5 قدم × 6.9 قدم)
الطاقم ؟؟؟
بداية المهمة
تاريخ الإطلاق 3 December 2015, 04:04:00 UTC[2][3][4]
الصاروخ Vega (VV06)
موقع الإطلاق Kourou ELV
المقاول أريان سبيس
نهاية المهمة
المقترح Decommissioned
أُبطل عملها 30 June 2017
المتغيرات المدارية
النظام المرجعي Sun–Earth L1
النظام المداري Lissajous orbit
نقطة الحضيض 500,000 كـم (310,000 ميل)
نقطة الأوج 800,000 كـم (500,000 ميل)
ميل المدار 60 degrees
الحقبة الفلكية Planned
الاستجابة
Band X band
الأجهزة العلمية ~36.7 cm Laser interferometer
'
ترتيب الرحلات

كانت التكلفة التقديرية للبعثة 400 مليون يورو.[6]

البعثة

وضعت في المركبة الفضائية ليزا باثفايندر كتلتان اختبارييتان في حالة السقوط الحر للجاذبية المثالية تقريبًا، وتحكمت في حركتها النسبية وقاستها بدقة غير مسبوقة. يقيس مقياس التداخل الليزري الموضع النسبي واتجاه الكتل بدقة أقل من 0.01 نانومتر، [7] تقنية يقدر أنها حساسة بدرجة كافية لاكتشاف موجات الجاذبية من خلال مهمة المتابعة، وهي هوائي الفضاء لمقياس التداخل الليزري (ليزا).

كان مقياس التداخل نموذجًا لذراع واحد لمقياس التداخل ليزا النهائي، ولكنه تقلص من ملايين الكيلومترات إلى 40 سم. لم يغير التخفيض دقة قياس الموضع النسبي، ولم يؤثر على الاضطرابات الفنية المختلفة التي تنتجها المركبة الفضائية المحيطة بالتجربة، والتي كان قياسها هو الهدف الرئيسي لـ LISA Pathfinder. ومع ذلك، فإن الحساسية لموجات الجاذبية تتناسب مع طول الذراع، ويتم تقليل هذا عدة مليارات من المرات مقارنة بتجربة ليزا المخطط لها.

كانت ليزا باثفايندر بعثة تقودها وكالة الفضاء الأوروبية. وقد ضمت شركات فضاء أوروبية ومعاهد بحثية من فرنسا وألمانيا وإيطاليا وهولندا وإسبانيا وسويسرا والمملكة المتحدة ووكالة الفضاء الأمريكية ناسا.[8]

علم ليزا باثفايندر

كانت ليزا باثفايندر مهمة لإثبات صحة المفهوم لإثبات أن الكتلتين يمكنهما التحليق عبر الفضاء، دون أن تمسهما المركبة الفضائية ولكنهما محميتان، والحفاظ على مواقعهما النسبية بالدقة اللازمة لتحقيق مرصد موجة جاذبية كامل مخطط لإطلاقه في عام 2034. كان الهدف الأساسي هو قياس الانحرافات عن الحركة الجيوديسية. تتطلب الكثير من التجارب في فيزياء الجاذبية قياس التسارع النسبي بين السقوط الحر وجزيئات الاختبار المرجعية الجيوديسية.[9]

في بعثة ليزا باثفايندر أتاح التتبع الدقيق للكتلة بين الاختبارات عن طريق قياس التداخل البصري للعلماء تقييم التسارع النسبي لكتلتي الاختبار، الواقعتين حوالي 38  سم في مركبة فضائية واحدة. يتألف علم LISA Pathfinder من قياس وإنشاء نموذج فيزيائي مثبت تجريبيًا لجميع التأثيرات الزائفة - بما في ذلك القوى الشاردة وحدود القياس البصري - التي تحد من القدرة على إنشاء وقياس الكوكبة المثالية من جزيئات الاختبار السقوط الحر التي ستكون مثالية لمهمة متابعة LISA.[10]

على وجه الخصوص، تم التحقق من:

  • تحكم في موقف عال في الفضاء لمركبة فضائية ذات كتلتين اثنتين،
  • جدوى قياس التداخل بالليزر في نطاق التردد المطلوب (وهو أمر غير ممكن على سطح الأرض)، و
  • الموثوقية وطول العمر للمكونات المختلفة - أجهزة الاستشعار السعوية، والدافعات شديدة الدقة، والليزر والبصريات.

بالنسبة لمهمة متابعة LISA ، [11] ستكون كتل الاختبار زوجا كل منها 2 كغم من مكعبات الذهب / البلاتين، ستكون موجودة في كل من المركبات الفضائية الثلاثة المنفصلة التي تفصل بينها مسافة 2.5 مليون كيلومتر- التي ستشكل التجربة الكبيرة القادمة في عام 2032.[12]

تصميم المركبة الفضائية

تم تجميع المركبة الفضائية ليزا باثفايندر من قبل شركة إيرباص للدفاع والفضاء في ستيفنيج (المملكة المتحدة)، بموجب عقد مع وكالة الفضاء الأوروبية. حملت «حزمة تقنية ليزا» الأوروبية التي تشتمل على مستشعرات بالقصور الذاتي ومقياس التداخل والأجهزة المرتبطة بها بالإضافة إلى نظامي تحكم خال من الميل: نظام أوروبي يستخدم دافعات دقيقة للغاز البارد (مماثلة لتلك المستخدمة في Gaia)، ونظام أمريكي الصنع «نظام الحد من الاضطراب» باستخدام أجهزة الاستشعار الأوروبية ونظام الدفع الكهربائي الذي يستخدم قطرات مؤينة من مادة غروانية متسارعة في مجال كهربائي.[13] تم بناء نظام الدفع الغرواني (أو «الدافع الكهربائي») بواسطة شركة بوسيك وتم تسليمه إلى JPL للتكامل مع المركبة الفضائية.[14]

الأجهزة

تم دمج حزمة تقنية في LISA من قبل شركة إير باص الألمانية للدفاع والفضاء، ولكن تم توفير الأجهزة والمكونات من قبل المؤسسات المساهمة في جميع أنحاء أوروبا. كانت المتطلبات الفنية لإزاحة الضوضاء في مقياس التداخل صارمة للغاية، مما يعني أنه يجب تقليل الاستجابة الفيزيائية لمقياس التداخل للظروف البيئية المتغيرة، مثل درجة الحرارة.

التأثيرات البيئية

في مهمة المتابعة، eLISA ، ستؤثر العوامل البيئية على القياسات التي يتخذها مقياس التداخل. تشمل هذه التأثيرات البيئية المجالات الكهرومغناطيسية الضالة وتدرجات درجة الحرارة، والتي يمكن أن تكون ناجمة عن تسخين الشمس للمركبة الفضائية بشكل غير متساو، أو حتى عن طريق الأجهزة الدافئة داخل المركبة الفضائية نفسها. لذلك، تم تصميم ليزا باثفايندر لمعرفة كيف تغير هذه التأثيرات البيئية سلوك أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي والأدوات الأخرى. طارت المركبة الفضائية ليزا باثفايندر مع مجموعة أدوات شاملة يمكنها قياس درجة الحرارة والمجالات المغناطيسية عند كتل الاختبار وعلى المقعد البصري. تم تجهيز المركبة الفضائية لتحفيز النظام بشكل مصطنع: فقد حملت عناصر تسخين يمكن أن تسخن بنية المركبة الفضائية بشكل غير متساو، مما تسبب في تشويه المقعد البصري وتمكين العلماء من رؤية كيف تتغير القياسات مع درجات حرارة متفاوتة.[15]

عمليات المركبات الفضائية

تم التحكم في مهمة ليزا باثفايندر في ESOC في دارمشتات بألمانيا مع عمليات علمية وتكنولوجية يتم التحكم فيها من ESAC في مدريد ، إسبانيا.[16]

المدار
مسار ليزا باثفايندر
Polar view
Equatorial view
Viewed from the Sun
   الأرض ·   LISA Pathfinder

تم إطلاق المركبة الفضائية لأول مرة بواسطة رحلة Vega VV06 إلى مدار إهليلجي للثبات في المدار الأرضي المنخفض. من هناك كان يحدث نفاثا قصيرًا في كل مرة يمر فيها نقطة الحضيض، مما يرفع الأوج ببطء أقرب إلى مدار الهالة المقصود حول الأرض - الشمس عند نقطة لاغرانج L1.[17] [18]

التسلسل الزمني والنتائج

وصلت المركبة الفضائية إلى موقعها التشغيلي في المدار حول نقطة لاغرانج L1 في 22 يناير 2016، حيث خضعت للتكليف بالحمولة الصافية.[19] وبدأ الاختبار في 1 مارس 2016.[20] وفي أبريل 2016، أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية أن LISA Pathfinder أثبتت أن مهمة LISA ممكنة.

في 7 يونيو 2016، قدمت وكالة الفضاء الأوروبية النتائج الأولى لعملية علمية استمرت شهرين تظهر أن التكنولوجيا المطورة لمرصد موجات الجاذبية الفضائية كانت تتجاوز التوقعات. يتساقط المكعبان الموجودان في قلب المركبة الفضائية بحرية عبر الفضاء تحت تأثير الجاذبية وحدها، دون أن تتأثر بالقوى الخارجية الأخرى، إلى عامل 5 أفضل من متطلبات بعثة ليزا باثفايندر.[21] [22] [23] في فبراير 2017، ذكرت بي بي سي نيوز أن مسبار الجاذبية قد تجاوز أهداف الأداء الخاصة به.[24] تم تعطيل المركبة الفضائية بليزا باثفايندر في 30 يونيو 2017.[25]

النتائج النهائية (الخط الأحمر) تجاوزت بكثير المتطلبات الأولية.

في 5 فبراير 2018، نشرت وكالة الفضاء الأوروبية النتائج النهائية. يمكن تحسين دقة القياسات بشكل أكبر، بما يتجاوز الأهداف الحالية لمهمة LISA المستقبلية، بسبب تنفيس جزيئات الهواء المتبقية وفهم أفضل للاضطرابات.[26]

أنظر أيضا
  • تلسكوب أينشتاين، كاشف موجات الجاذبية الأوروبية
  • GEO600 ، كاشف موجات الجاذبية يقع في هانوفر، ألمانيا
  • LIGO ، مرصد موجات الجاذبية في الولايات المتحدة الأمريكية
  • Taiji 1، عارض التكنولوجيا الصينية لرصد موجة الجاذبية الذي تم إطلاقه في عام 2019
  • مقياس تداخل برج العذراء، مقياس تداخل يقع بالقرب من بيزا، إيطاليا

المراجع
  1. "LISA Pathfinder: Operations"، ESA، 08 يناير 2010، مؤرشف من الأصل في 16 أكتوبر 2012، اطلع عليه بتاريخ 05 فبراير 2011.
  2. "Launch Schedule"، SpaceFlight Now، مؤرشف من الأصل في 24 ديسمبر 2016، اطلع عليه بتاريخ 16 أكتوبر 2015.
  3. "Call for Media: LISA Pathfinder launch"، ESA، 23 نوفمبر 2015، مؤرشف من الأصل في 9 يونيو 2019.
  4. "LISA Pathfinder enroute to gravitational wave demonstration"، وكالة الفضاء الأوروبية، مؤرشف من الأصل في 23 سبتمبر 2019، اطلع عليه بتاريخ 03 ديسمبر 2015.
  5. "News: Top News - LISA Gravitational Wave Observatory"، مؤرشف من الأصل في 19 أبريل 2016.
  6. "LISA Pathfinder To Proceed Despite 100% Cost Growth"، Space News، 22 يونيو 2011.
  7. "LISA Pathfinder Ready for Launch from Kourou" (Press release)، Airbus Defence and Space، 30 نوفمبر 2015.
  8. "LISA Pathfinder international partners"، eLISAscience.org، مؤرشف من الأصل في 26 سبتمبر 2015، اطلع عليه بتاريخ 07 سبتمبر 2015.
  9. science objective of LISA Pathfinder نسخة محفوظة 2014-10-21 على موقع واي باك مشين..
  10. "LISA Pathfinder Science"، eLISAscience.org، مؤرشف من الأصل في 21 أكتوبر 2014، اطلع عليه بتاريخ 09 يوليو 2014.
  11. "LISA Gravitational Wave Observatory - We will observe gravitational waves in space - New Astronomy - LISA Pathfinder"، مؤرشف من الأصل في 24 يونيو 2022.
  12. Official design proposal at https://www.elisascience.org/files/publications/LISA_L3_20170120.pdf نسخة محفوظة 2022-05-26 على موقع واي باك مشين.
  13. Ziemer, J.K.; and Merkowitz, S.M.: “Microthrust Propulsion of the LISA Mission,” AIAA–2004–3439, 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Fort Lauderdale FL, July 11–14, 2004.
  14. Rovey, J.، "Propulsion and Energy: Electric Propulsion (Year in Review, 2009)" (PDF)، Aerospace America, December 2009, p. 44، مؤرشف من الأصل (PDF) في 08 ديسمبر 2015، اطلع عليه بتاريخ 26 أكتوبر 2012.
  15. "LISA Pathfinder Technology"، eLISAscience.org، مؤرشف من الأصل في 21 أكتوبر 2014، اطلع عليه بتاريخ 09 يوليو 2014.
  16. "LISA Pathfinder: Fact sheet"، ESA، مؤرشف من الأصل في 28 سبتمبر 2012، اطلع عليه بتاريخ 20 أبريل 2009.
  17. "LISA Pathfinder: Mission home"، ESA، مؤرشف من الأصل في 7 يونيو 2013، اطلع عليه بتاريخ 05 فبراير 2011.
  18. "ESA's new vision to study the invisible universe"، www.esa.int، مؤرشف من الأصل في 8 أكتوبر 2019، اطلع عليه بتاريخ 26 يونيو 2014.
  19. "First locks released from LISA Pathfinder's cubes"، ESA، ESA Press Release، 3 فبراير 2016، مؤرشف من الأصل في 9 مارس 2021، اطلع عليه بتاريخ 12 فبراير 2016.
  20. Amos (01 مارس 2016)، "Gravitational waves: Tests begin for future space observatory"، BBC News، مؤرشف من الأصل في 8 نوفمبر 2020، اطلع عليه بتاريخ 01 مارس 2016.
  21. M. Armano؛ وآخرون (2016)، "Sub-Femto-g Free Fall for Space-Based Gravitational Wave Observatories: LISA Pathfinder Results"، Physical Review Letters، 116 (23): 231101، Bibcode:2016PhRvL.116w1101A، doi:10.1103/PhysRevLett.116.231101، PMID 27341221.
  22. "LISA Pathfinder exceeds expectations"، ESA، 07 يونيو 2016، مؤرشف من الأصل في 6 سبتمبر 2019، اطلع عليه بتاريخ 07 يونيو 2016.
  23. "LISA Pathfinder exceeds expectations"، Benjamin Knispel، elisascience.org، 07 يونيو 2016، مؤرشف من الأصل في 03 أغسطس 2016، اطلع عليه بتاريخ 07 يونيو 2016.
  24. "Gravity probe exceeds performance goals"، Jonathan Amos, BBC Science Correspondent, Boston، 18 فبراير 2017، مؤرشف من الأصل في 19 يوليو 2018، اطلع عليه بتاريخ 20 فبراير 2017.
  25. "LISA Pathfinder Will Concludee Trailblazing Mission"، ESA Science and Technology، ESA، 20 يونيو 2017، مؤرشف من الأصل في 27 يوليو 2019، اطلع عليه بتاريخ 17 أغسطس 2017.
  26. "ESA creates quietest place in space" (باللغة الإنجليزية)، 05 فبراير 2018، مؤرشف من الأصل في 11 سبتمبر 2019، اطلع عليه بتاريخ 07 فبراير 2018.

اقرأ أيضا

روابط خارجية

قالب:Solar System probesقالب:2015 in space

  • بوابة علم الفلك
  • بوابة رحلات فضائية
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.