Говерт Шиллинг - Складки на ткани пространства-времени [Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии] [litres]

Когда-нибудь может осуществиться даже мечта о возможности смотреть во все стороны одновременно. «Большой обзорный телескоп» (Large Synoptic Survey Telescope, LSST) будет три раза в неделю фотографировать видимое небо на невероятно чувствительную 3-гигапиксельную камеру [117] Большой обзорный телескоп (LSST): https://www.lsst.org . Evryscope: http://evryscope.astro.unc.edu . . LSST строится на Сьерро-Пачон, еще одной облюбованной астрономами горной вершине на севере Чили. Он сможет открыть десятки тысяч краткосрочных транзиентов, таких как сверхновые, звездные вспышки и астероиды, и определить расположение и форму миллиардов галактик с целью изучения структуры и эволюции Вселенной в целом.

Между тем на Сьерро-Тололо к северу от Сьерро-Пачон футуристический Evryscope уже фотографирует четверть доступного неба каждые две минуты. Этот проект, которым руководит Николас Ло из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле, использует массив из 27 автоматических телескопов размером с любительский инструмент, которые действуют совместно в качестве гигантского «рыбьего глаза» для астрономических наблюдений. Из-за маленькой апертуры этот «всевидетель» не может заглянуть так далеко, как LSST, и не различит совсем бледные звезды и мельчайшие детали. Однако, разместив несколько «Эврископов» по всему миру, можно непрерывно обследовать космос с охватом всего доступного неба.

Это будущее астрономии. Каждый существующий метод наблюдений, каждая часть неба, все время. Фотоны любой мыслимой длины волны – от самого высокоэнергетического гамма-излучения до радиоволн самой низкой частоты. Космические субатомные частицы, например космическое излучение и нейтрино. Самые слабые возмущения ткани пространства-времени. В совокупности эти данные составляют сокровищницу информации об удивительной Вселенной, в которой мы живем.

Революционная регистрация гравитационных волн обсерваторией LIGO знаменует собой рождение всесигнальной астрономии.

Еда была прекрасная, а прием ужасный.

В смысле мобильный плохо принимал. По приглашению ЕКА я прибыл в составе международной группы журналистов в Гвианский космический центр в Куру [118] Моя поездка в Куру (Французская Гвиана) на запуск LISA Pathfinder 3 декабря 2015 г. была организована и профинансирована ЕКА. , чтобы наблюдать за запуском космического аппарата LISA Pathfinder [119] LISA Pathfinder: http://sci.esa.int/lisa-pathfinder . . За день до старта мы отлично пообедали в ресторане Garbet des Maripas на берегу реки Куру посреди джунглей. Желающие даже прокатились в пестрых пирóгах. Казалось, мы попали в отпускной рай и незачем поддерживать связь с остальным миром.

Все изменилось между второй и третьей сменами блюд, когда директор по запускам Гаэле Винтерс объявил, что из-за неполадок с датчиком температуры в головном блоке ракеты запуск, назначенный на раннее утро 2 декабря 2015 г., откладывается. Разумеется, журналисты кинулись звонить редакторам, обновлять блоги, выкладывать посты в соцсетях и писать твиты, но в ресторане не оказалось Wi-Fi, а мобильные телефоны не видели сети.

К счастью, кто-то обнаружил, что ниже по реке связь есть, хотя и с перебоями – всего одна «палочка», но для работы хватит. Все столпились на маленьком деревянном причале, вознося смартфоны над головами. Представляю, как мы смотрелись!

Проблему с датчиком решили быстро, и запуск был отложен всего на день, на 3 декабря, 1:04 по местному времени. Небольшая европейская ракета-носитель «Вега» устремилась в ночное небо, ослепительный факел скрылся в пелене облаков. Через несколько минут образцово-показательный запуск со всеми непременными атрибутами – ревущим пламенем, клубами дыма и прочим – был успешно осуществлен. Сотрудники в центре управления аплодировали и обнимались. Некоторые работали над этим проектом более 15 лет. Шампанское текло рекой. Текли и слезы.

За три месяца до запуска я близко познакомился с LISA Pathfinder в чистой комнате компании Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH в Оттобрюнне немного южнее Мюнхена, где аппарат проходил испытания [120] Я посетил чистовую комнату LISA Pathfinder на фирме Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft в Оттобрюнне (Германия) 1 сентября 2015 г. Я взял интервью у Пола Макнамары в Цюрихе (Швейцария) 6 сентября 2016 г. . Адрес Эйнштейнштрассе, 20, как нельзя лучше подходил для тестирования спутника, задачей которого должна была стать регистрация гравитационных волн в космосе. Аппарат размером с ванну, упакованный в золотистую теплоизоляцию, венчал модульный отсек с двигательной установкой. Остальное пространство занимал гигантский контейнер, подготовленный для транспортировки спутника во Французскую Гвиану.

Я знал, что в недрах LISA Pathfinder находятся два массивных, тщательно отполированных куба из сплава золота и платины размером с маленькие пресс-папье. Несколько недель после запуска они будут находиться в состоянии идеального свободного падения. Технологическое сердце аппарата также включало миниатюрный интерферометр – лазеры, зеркала, фотодетекторы. Я не представлял, как это хрупкое оборудование выдержит автоперевозку в Великобританию (для предстартовой подготовки), перелет в Куру на грузовом самолете «Антонов», огромные нагрузки при запуске в космос и дальнейший полет к месту работы на солнечной орбите.

«Это первый шаг к наблюдению гравитационных волн в космосе, – сказал научный сотрудник программы Пол Макнамара из Европейского центра космических исследований и технологий в Нордвейке (Нидерланды). – LISA Pathfinder открывает дверь в будущее». Три месяца спустя во время запуска научный руководитель ЕКА Альваро Хименес высказался столь же выразительно – «ослепительные перспективы», «неизведанная территория», «новая глава в науке» – и мое любимое: «Уверен, что Эйнштейн был бы доволен». Я бы, впрочем, сказал «был бы в полном восторге».

Что такое LISA Pathfinder? Название говорит само за себя [121] Слово pathfinder можно перевести как «указатель курса». – Прим. ред. . Это целеуказатель лазерно-интерферометрической космической антенны – гигантской антенны, ищущей гравитационные волны в космосе. LISA станет колоссальной космической версией LIGO. Лазерные импульсы будут переотражаться в системе зеркал и телескопов между тремя космическими аппаратами, образующими группу на расстоянии нескольких миллионов километров друг от друга. Чувствительные интерферометры будут измерять ничтожные изменения расстояния между контрольными грузами – кубиками внутри аппаратов, – вызванные проходящими низкочастотными гравитационными волнами.

Никто никогда не регистрировал волны Эйнштейна в космосе. Строительство и запуск LISA без предварительного тестирования необходимых технологий – рывок в неизведанное, как если бы Орвилл и Уилбур Райты решили не тратить время на «Флайер», а сразу взялись за «Боинг-747». В определенном смысле LISA Pathfinder – это «Флайер» братьев Райт в гравитационно-волновой астрономии космического базирования.