今天，欧洲航天局(ESA)的科学计划委员会批准了**激光干涉计太空天线(LISA)计划**，它是首个从太空检测和研究引力波的科学任务。

这个重要的步骤，正式称作“采纳”，确认了该任务的概念和技术已经足够成熟，因此给予了构建设备和飞船的通行权。这项工作将于2025年1月开始，一旦选定了一个欧洲工业承包商。

LISA并非只是一个飞船，而是由三个飞船形成的一个星座。它们将在太阳的轨道中跟随地球，形成一个精度极高的等边三角形。三角形的每条边都有250万公里长(超过地月距离的六倍多)，而飞船将在这个距离上交换激光束。这三个飞船计划在2035年使用阿丽亚娜6号火箭进行发射。

在ESA的领导下，LISA是由ESA，其会员国的航天局，NASA，和一个国际科学家团体(LISA团体)之间的合作使其成为可能。

将“声音”带入宇宙电影

一个多世纪以前，爱因斯坦进行了革命性的预测，即当质量大的物体加速时，它们会摇动时空结构，产生微小的涟漪，我们称之为引力波。由于现代技术的发展，我们现在可以检测到这些最难捉摸的信号。

“LISA是个前人从未尝试过的努力。借助地面设备可以在几千公里的距离上使用激光束，探测来自像超新星爆炸或超密星、恒星质量黑洞合并事件的引力波。为了推动引力研究的前线，我们必须去太空。” LISA首席项目科学家诺拉·吕茨格多夫解释。

LISA将检测到整个宇宙中由于巨大的黑洞在银河系中心相撞时在时空中产生的涟漪。这将使科学家能够追踪这些庞然大物的起源，描绘出他们是如何变得比太阳更庞大几百万倍，以及他们在银河系演化过程中起着什么样的作用。

这项任务将有望捕捉到我们宇宙最初几刻所预测的引力“振荡”，并直接窥视大爆炸之后的头几秒钟。另外，因为引力波可提供发出它们的物体距离的信息，LISA将帮助研究人员使用一种与欧几里德和其他调查中使用的技术不同的标准度量宇宙的膨胀变化，以验证它们的结果。

在我们自己的银河系中，在白矮星或中子星这样的紧凑对象合并的地方，LISA将进行许多的探测，并给我们对这些系统的最后阶段的独特洞见。通过精确定位他们的位置和距离，LISA将进一步了解银河系的结构，构建在欧洲空间局的盖亚任务的研究基础上。

“好几百年来，我们一直通过捕捉光线来研究我们的宇宙。结合引力波的探测将使我们对宇宙的感知完全进入新的维度”，LISA项目科学家奥利弗·延里希评论。

“如果我们想象，到目前为止，我们一直在通过我们的天文物理任务像看无声电影一样看着宇宙，那么通过LISA捕捉时空涟漪将会是一次真正的游戏改变者，就像当声音被添加到电影之中的那样。”

黄金立方体和激光束

为了检测引力波，LISA将使用一对实心黄金-铂立方体 - 所谓的测试质量(稍微小一点的魔方)，这些立方体在每个飞船的中心处的特殊保护罩内自由浮动。引力波将导致不同飞船中的质量之间的距离发生微小的变化，而这项任务将使用激光干涉技术跟踪这些变化。

这种技术需要从一个飞船向另一个飞船发射激光束，然后将其信号叠加起来，以确定质量距离的变化，精确到几十亿分之一毫米。

这些飞船必须设计得足够稳定，以确保除了时空自身的几何形状之外，没有其他因素影响立方体的运动，而这些立方体都是自由落体。

扎实的传承和未来的合作

这个飞船步在LISA路径探测器的脚步上，该探测器证明了保持测试质量自由落体的精度可以达到惊人的水平。同样的高精度推进系统也已经在ESA的盖亚和欧几里德任务中飞行，这将确保每个飞船都能以最高的精度保持所需的位置和定向。

被选为ESA的宇宙视野2015-2025的三个大型任务之一，LISA将加入ESA的科学舰队，以解决计划中心的两个基本问题：宇宙的基本物理定律是什么？宇宙是如何起源的，它是由什么构成的？

在这项任务中，LISA将与正在研究中的ESA的另一大任务《NewAthena》共同工作。这将是有史以来最大的X射线天文台，预计发射日期为2037年。

注：ESA领导LISA任务，并将提供飞船、发射、任务操作和数据处理。关键的仪器元素包括被意大利和瑞士提供的、从外部力量中遮蔽的自由落体测试质量；由德国、英国、法国、荷兰、比利时、波兰和捷克提供的用于检测干涉信号的皮米精度系统；以及由西班牙提供的科学诊断子系统(飞船上的一整套传感器)。超稳定的激光、收集其光线的30厘米望远镜，以及用于使测试质量带电的紫外光源将由NASA提供。

本文译自 ESA，由 BALI 编辑发布。

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