Китай испытал сверхточную систему для обнаружения гравитационных волн в космосе
Китайские исследователи успешно испытали оптическое ядро космического прибора, предназначенного для обнаружения гравитационных волн. Разработкой занималась команда Института механики при Китайской академии наук, создавшая полнофункциональное интерферометрическое оптическое ядро — ключевой элемент измерительной системы для проекта космической обсерватории Taiji.
Проект Taiji представляет собой китайскую программу по исследованию гравитационных волн из космоса. Такие волны являются колебаниями пространства-времени, возникающими во время мощнейших космических событий, включая столкновения сверхмассивных черных дыр или взрывы звезд. В отличие от наземных детекторов, космические системы способны фиксировать низкочастотные гравитационные волны, приходящие из самых удаленных областей Вселенной, поскольку на них не влияют сейсмические шумы и помехи, связанные с Землей.
Согласно концепции проекта, система Taiji будет состоять из трех космических аппаратов, расположенных в форме треугольника на расстоянии миллионов километров друг от друга. Между спутниками будет использоваться лазерная интерферометрия, позволяющая измерять мельчайшие изменения дистанции, возникающие при прохождении гравитационных волн через пространство.
Разработанное китайскими учеными оптическое ядро обеспечивает точность измерений на уровне пикометров. Это означает, что система способна регистрировать смещения, сопоставимые с одной десятитысячной диаметра человеческого волоса. Исследователи сообщили, что устройство оснащено механизмами подавления температурных помех. Во время испытаний оно продемонстрировало десятикратное повышение стабильности измерений, а также значительное снижение уровня шумов.
Программа Taiji реализуется в три этапа. Первый аппарат Taiji-1 был выведен на орбиту в августе 2019 года и успешно проверил работу лазерной интерферометрии и системы управления свободным движением в космосе. Новое оптическое ядро станет частью миссии Taiji-2, в рамках которой планируется использование двух спутников. Финальный этап программы предполагает запуск полноценной трехспутниковой обсерватории Taiji-3 в 2030-х годах.
Авторы проекта заявили, что наземные испытания оптического ядра завершились успешно, а все ключевые параметры полностью соответствуют строгим требованиям миссии. По их словам, это означает переход основной измерительной системы Taiji от теоретических разработок к полноценному аппаратному исполнению.
Первое прямое обнаружение гравитационных волн произошло в 2015 году благодаря американской обсерватории LIGO. Китайский проект Taiji должен стать вкладом страны в развитие космической гравитационно-волновой астрономии. Параллельно аналогичные исследования ведут и другие международные проекты, включая европейскую программу LISA.
Ученые считают, что работа в миллигерцовом диапазоне частот позволит Taiji обнаруживать слияния черных дыр промежуточной массы, изучать раннюю Вселенную и проверять общую теорию относительности на крупных космических масштабах.