Китайская система для поиска гравитационных волн прошла ключевые испытания

Китайские ученые из Института механики Китайской академии наук успешно провели наземные испытания оптического интерферометра — главного измерительного прибора для будущего космического проекта «Тайцзи». Это важный шаг вперед в создании одной из самых амбициозных космических обсерваторий для обнаружения гравитационных волн. Результаты опубликованы в журнале Research.

Что такое проект «Тайцзи»

«Тайцзи» — это китайская космическая обсерватория, которая будет состоять из трех спутников, расположенных в форме равностороннего треугольника на расстоянии около миллиона километров друг от друга. Спутники будут связаны между собой сверхточными лазерными лучами. Когда гравитационная волна пройдет через эту систему, она слегка изменит расстояние между аппаратами, и лазерная интерферометрия позволит это изменение зафиксировать.

Гравитационные волны — это колебания пространства-времени, которые возникают при самых мощных событиях во Вселенной: слияниях черных дыр, нейтронных звезд или коллапсе массивных звезд. Они распространяются со скоростью света и несут уникальную информацию о процессах, которые невозможно увидеть обычными телескопами.

Успешные испытания

Ученые разработали и полностью протестировали оптический модуль, который станет «сердцем» будущей системы измерений. По результатам испытаний прибор полностью соответствует требованиям следующего этапа миссии — «Тайцзи-2».

Точность нового модуля впечатляет: он способен фиксировать смещения на уровне пикометров — это одна миллионная доля миллиметра. Для сравнения, это примерно в 10 000 раз меньше толщины человеческого волоса. Кроме того, инженеры значительно снизили влияние температурных колебаний и других помех. Стабильность измерений удалось повысить в десять раз по сравнению с предыдущими разработками.

«Наземные испытания оптического блока прошли успешно, и все ключевые показатели соответствовали строгим требованиям миссии, — отметили исследователи. — Это означает, что система измерения параметров блока Тайцзи официально перешла из теории в реальное оборудование».

Три этапа программы

Проект «Тайцзи» реализуется поэтапно:

• Тайцзи-1 (запущен в августе 2019 года) — успешно проверил технологию лазерной интерферометрии и управление спутником без аэродинамического сопротивления на орбите.
• Тайцзи-2 — демонстрационная миссия с двумя спутниками, которая должна пройти в ближайшие годы.
• Тайцзи-3 — основная миссия в 2030-х годах, когда на орбиту выведут полноценную треугольную формацию из трех космических аппаратов.

Возможность изучать скрытые процессы Вселенной

В отличие от наземных детекторов вроде американского LIGO, космическая обсерватория сможет улавливать низкочастотные гравитационные волны, которые на Земле тонут в сейсмическом шуме. Это открывает возможность изучать слияния более массивных черных дыр промежуточной массы, процессы в ранней Вселенной и проводить точные проверки Общей теории относительности Эйнштейна в экстремальных масштабах.

Китайский проект «Тайцзи» вместе с европейской миссией LISA должен создать целую сеть космических гравитационно-волновых обсерваторий и открыть новую эпоху в изучении Вселенной.