Superpřesné měření pro hledání gravitačních vln  
O některých kosmických sondách se píší články skoro samy a snadno z nich vyplyne účel té které družice či vozítka. Stačí říct, že Curiosity pátrá na Marsu po důkazech, zda tu dříve byly podmínky vhodné pro život, nebo že sonda Rosetta prozkoumává kometu 67P, aby zjistila, jak vypadal materiál v době, kdy se tvořila Sluneční soustava. Jenže co když má sonda zkoumat gravitační vlny?

Začněme nejdříve gravitačními vlnami. S jejich definicí přišel už v roce 1915 Albert Einstein, když světu představil obecnou teorii relativity. Einstein tehdy přišel s myšlenkou, že prostor a čas jsou spojeny v jeden celek nazývaný časoprostor, který je možné deformovat. V rámci zjednodušení se často používá přirovnání k pružné látce, která se prohne, pokud na ni položíme těžší objekt. Čím více je těleso hmotné, tím více se časoprostor zakřivuje.

 

 

 

Jenže gravitační vlny počítají s něčím trochu jiným. Pokud bychom hodili do vody kámen, rozběhnou se od místa dopadu do okolí vlny. Něco podobného platí i ve vesmíru. Mimořádně energické procesy jako jsou třeba výbuchy supernov, nebo kolize černých děr, mohou také způsobit vlnění. Jen s tím rozdílem – a tady to začíná být trochu složité – se vlny nepřenáší pohybem částic (jako když hodíme kámen do vody), ale vlní se sám časoprostor.

Jak ale můžeme něco takového zkoumat? Stručně řečeno „Velmi složitě“. Ještě nikdy jsme gravitační vlny nepozorovali přímo. Za pozorování jejich nepřímých projevů dostali  Russell Alan Hulse a Joseph Hooton Taylor, Jr. v roce 1993  Nobelovu cenu. Evropská kosmická agentura však přišla už před několika lety se smělým návrhem na družici, která by měla za úkol přímé potvrzení gravitačních vln. Projekt dostal název LISA.

 

Vizualizace projektu LISA. Zdroj: https://physicsforme.files.wordpress.com
Vizualizace projektu LISA. Zdroj: https://physicsforme.files.wordpress.com

 

LISA počítá s tím, že by do vesmíru vyslala trojici sond, které by vůči sobě zaujaly formaci rovnostranného trojúhelníku o délce strany v řádu milionů kilometrů. O „spojení“ sond by se staraly laserové paprsky. K vypuštění celé trojice by mělo dojít snad až v roce 2034, protože jde o mimořádně technologicky náročnou misi, pro kterou je potřeba řadu systémů vymyslet a následně důkladně otestovat. Právě ke zkoušce základních systémů bude sloužit sonda LISA Pathfinder.

V těchto dnech dokončují technici ve společnosti iABG, jež sídlí u Mnichova letový exemplář sondy, který se už brzy vydá na kosmodrom v Kourou. Odsud by jej měla evropská raketa Vega vynést na podzim letošního roku na oběžnou dráhu. LISA Pathfinder potřebuje ke svému účelu co možná nejstabilnější gravitační pole (o tom si řekneme více na dalších řádcích), zamíří proto do prvního libračního centra soustavy Slunce – Země, které je od naší planety milion a půl kilometru daleko.



Kolem tohoto bodu bude sonda kroužit po speciální oběžné dráze, aby mohla co nejlépe plnit své úkoly. Srdcem sondy jsou dva krychlové bloky slitiny zlata a platiny o přesně známé váze. Samotná sonda je jen jakýmsi kontejnerem, který tyto bloky obklopuje, ale přitom se tyto krychle nedotýkají jejích stěn. Svým způsobem se dá říci, že kovové krychle jsou uvedeny do stavu téměř ideálního, permanentního volného pádu. Na krychle budou mířit sestavy laserů, které budou mít za úkol měřit i ty nejmenší pohyby, jaké masa kovu vykoná. Sonda samotná navíc bude krychle chránit před různými okolními silami, které by mohly ovlivnit výsledky tohoto superpřesného měření.

 

 



Od Pathfinderu se neočekává, že by přímo objevil gravitační vlny – to bude úkol až pro projekt LISA. Ale aktuální mise pro ni otestuje klíčové technologie a kromě jiného bude mít i vědecké využití. Odborníci plánují využít superpřesného měření k mnoha experimentům, které souvisí s Einsteinovým chápáním časoprostoru, včetně pokusů s mimořádně podrobným zkoumáním geodetiky v obecné relativitě.

 

Evropa tak opět dokazuje, že se nebojí vstoupit na cestu, po které ještě nikdo nekráčel. Pokud bude sonda pracovat správně, slibují si od toho vědci velký posun v našem chápání vesmíru. Bez přehánění hovoří o tom, že úspěšná detekce gravitačních vln by doslova otevřela nové dveře výzkumu. Náklady na misi LISA Pathfinder se přitom odhadují jen na 400 milionů Euro.

Lisa Pathfinder ve vakuové komoře. Zdroj: https://www.stream.cz/
Lisa Pathfinder ve vakuové komoře. Zdroj: https://www.stream.cz/

Obecně vzato mají u čtenářů vždy větší úspěch sondy, které fotí. Protože ať se nám to líbí nebo ne, vizuální stránka „prodává“. Tím pádem jsou do pozadí odsunuté mise, které dělají užitečnou práci, jen se nemohou pochlubit krásnými fotkami, protože jejich úkoly jsou jiné. LISA Pathfinder je jednou z nich. Zcela jistě se o ní bude i po vypuštění psát jen zřídka. Prvovýzkum, na který bude sonda zaměřená, je pro vědce mimořádně důležitý, protože otevírá dveře k novým možnostem zkoumání okolního světa, ale na druhé straně s sebou nese nevýhodu, že se naměřená data velmi špatně interpretují veřejnosti.

 



Zdroje informací:
https://www.youtube.com/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://www.youtube.com/

Zdroje obrázků:
http://www.asi.it/…/images/multimedia/fotogallery/665x358_lisa_0.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/Wavy.gif
https://physicsforme.files.wordpress.com/2012/05/lisa.jpg
https://www.elisascience.org/files/imagecache/fullview/images/lisa-pathfinder-iabg.jpg

Psáno pro Kosmonautix a osel.cz

Autor: Dušan Majer
Datum: 07.08.2015
Tisk článku

Související články:

Jaká je gravitační síla mezi hmotou a antihmotou?     Autor: Vladimír Wagner (07.02.2012)
Na potvrzení existence reliktních gravitačních vln si ještě musíme počkat     Autor: Vladimír Wagner (05.10.2014)
Blíží se záhada s gravitační konstantou k překvapivému rozuzlení?     Autor: Stanislav Mihulka (26.04.2015)
Co nám řeklo pozorování antiprotonů pomocí zařízení AMS o temné hmotě?     Autor: Vladimír Wagner (13.07.2015)



Diskuze:

Petr B,2015-08-12 07:38:29

To bude pekelne drahe, pritom takova blbost... Proc hledat gravitacne vlny vyvolane nesmirne vzdalenymi objekty, kdyz tu mame napr. nase slunce, mesic, atd?

Odpovědět


Re:

Martin Šíra,2015-08-29 19:33:00

V článku se píše, že u objektů je třeba znát hmotnost s vysokou přesností. To u slunce či měsíce asi neznáme.

Odpovědět

Andrej M.,2015-08-10 06:59:34

Zdá sa mi to, alebo má sonda na obrázku "Lisa Pathfinder ve vakuové komoře" nohy :-) ?

Odpovědět


Re:

Tomáš Viktora,2015-08-11 15:56:42

Taky jsem si toho hned vsiml.. Zrejmne pro zvednuti popularity u verenosti se bude jednat o pilotovanou sondu :-D

Odpovědět

Jozef Vyskočil,2015-08-08 07:40:47

Keď prechádza gravitačná vlna telesom, tak sa mení poloha časti telesa vzhľadom k zvyšku telesa. Uplatňuje sa zotrvačnosť hmoty? To by znamenalo veľký útlm. Meranie interferometrom je tiež založené na zmene vzdialeností družíc.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace