ليزا باثفايندر

كانت مهمة LISA Pathfinder (LPF) مهمة فضائية تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA). أُطلقت في 3 ديسمبر 2015 على متن صاروخ فيغا ، واستمرت حتى يوليو 2017. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} اختبرت المهمة تقنيات أساسية لازمة لهوائي التداخل الليزري الفضائي (LISA)، وهو مرصد موجات الجاذبية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، والمُخطط لإطلاقه عام 2035. ^{[ 6 ]} عُرفت المهمة سابقًا باسم "المهام الصغيرة للبحوث المتقدمة في التكنولوجيا-2" (SMART-2) ضمن البرنامج العلمي لوكالة الفضاء الأوروبية " المهام الصغيرة للبحوث المتقدمة في التكنولوجيا" . بدأت المرحلة العلمية لمهمة LISA Pathfinder في 1 مارس 2016 واستمرت قرابة ستة عشر شهرًا. ^{[ 7 ] [ 8 ]} في يونيو 2016، أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية أن مهمة LISA Pathfinder أثبتت جدوى مهمة LISA، ^{[ 9 ]} مما مهد الطريق للاعتماد الرسمي لمهمة LISA. ^{[ 10 ]}

بلغت تكلفة المهمة 490 مليون يورو. ^{[ 11 ]} وشارك فيها معاهد بحثية وشركات فضاء من العديد من الدول الأوروبية، بالإضافة إلى وكالة ناسا الأمريكية. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

كانت مهمة LISA Pathfinder بمثابة إثبات لمفهوم إمكانية تحليق كتلتين (تُعرفان بكتل الاختبار) في الفضاء دون أن تلامسهما المركبة الفضائية، مع الحفاظ على موقعهما النسبي بدقة كافية لإنشاء مرصد كامل لموجات الجاذبية. تمثلت الأهداف الرئيسية في تقليل القوى الخارجية المؤثرة على كتل الاختبار، مما يضمن انحرافات طفيفة عن الحركة الجيوديسية ، وقياس إزاحتهما النسبية بدقة عالية. يتطلب جزء كبير من التجارب في فيزياء الجاذبية قياس التسارع النسبي بين جسيمات اختبار مرجعية جيوديسية تسقط سقوطًا حرًا. ^{[ 14 ]}

استضافت مهمة LISA Pathfinder أول مقياس تداخل ليزري دون البيكومتر يُطلق في الفضاء على الإطلاق، ^{[ 15 ]} وهو قادر على تتبع الإزاحة النسبية لكتلتين اختباريتين، تقعان على بُعد حوالي 38 سم في مركبة فضائية واحدة. أما بالنسبة لمرصد موجات الجاذبية LISA ، ^{[ 16 ]} فستستضيف كل مركبة من المركبات الفضائية الثلاث المنفصلة كتلتين اختباريتين، تفصل بينهما مسافة 2.5 مليون كيلومتر. ^{[ 17 ]} تمثلت مهمة LISA Pathfinder في قياس وإنشاء نموذج فيزيائي مُثبت تجريبيًا لجميع التأثيرات غير المرغوب فيها - بما في ذلك القوى الشاردة وحدود القياس البصري - التي تحد من القدرة على إنشاء وقياس المجموعة المثالية من جسيمات الاختبار الساقطة سقوطًا حرًا، والتي ستكون مثالية لمهمة LISA اللاحقة. ^{[ 18 ]}

ستخضع أزواج كتل الاختبار في مهمة LISA لسقوط حر على طول محاور المركبة الفضائية، حيث تتحكم محركات دفع دقيقة بقوة نيوتن في حركة المركبة الفضائية لمتابعة كتل الاختبار. إلا أنه في مهمة LISA Pathfinder، لم يكن السقوط الحر الكامل ممكنًا، نظرًا لوجود كتلتي الاختبار داخل المركبة الفضائية نفسها. وبالتالي، لم تتمكن المركبة الفضائية من متابعة سوى إحدى الكتلتين أثناء سقوطها الحر، واضطرت إلى تطبيق قوى ارتدادية على كتلة الاختبار الأخرى. وبهذه الطريقة، عملت المركبة الفضائية كدرع فعال ضد القوى الخارجية المؤثرة، وخاصة ضغط الإشعاع الشمسي، الذي قد يمنع المهمة من تحقيق أهدافها. ولذلك، كان القياس العلمي الرئيسي في مهمة LISA Pathfinder هو التسارع التفاضلي خارج الحلقة بين كتلتي الاختبار.

تم تجميع مركبة LISA Pathfinder بواسطة شركة إيرباص للدفاع والفضاء في ستيفنيج (المملكة المتحدة)، بموجب عقد مع وكالة الفضاء الأوروبية. حملت المركبة حزمة تقنية LISA أوروبية تتضمن أجهزة استشعار بالقصور الذاتي، ومقياس تداخل، وأجهزة قياس مرتبطة بها، بالإضافة إلى نظامي تحكم خالٍ من السحب: نظام أوروبي يستخدم دافعات دقيقة تعمل بالغاز البارد (مشابهة لتلك المستخدمة في مركبة Gaia )، ونظام أمريكي الصنع للحد من الاضطرابات يستخدم أجهزة الاستشعار الأوروبية ونظام دفع كهربائي يستخدم قطرات متأينة من مادة غروانية متسارعة في مجال كهربائي . ^{[ 19 ]} تم بناء نظام دافع الغرواني ( أو " دافع الرش الكهروستاتيكي ") بواسطة شركة Busek وتم تسليمه إلى مختبر الدفع النفاث (JPL) لدمجه مع المركبة الفضائية. ^{[ 20 ]}

كان مركز التحكم في مهمة LISA Pathfinder في مركز عمليات الفضاء الأوروبي (ESOC) في دارمشتات، ألمانيا، بينما كانت عمليات العلوم والتكنولوجيا تُدار من مركز عمليات الفضاء الأوروبي (ESAC) في مدريد، إسبانيا . ^{[ 21 ]}

مدار ليساجو

أُطلقت المركبة الفضائية لأول مرة بواسطة رحلة فيغا VV06 إلى مدار أرضي منخفض بيضاوي الشكل . ومن هناك، نفذت عملية احتراق قصيرة في كل مرة تجاوزت فيها نقطة الحضيض ، مما أدى إلى رفع نقطة الأوج تدريجيًا نحو مدار الهالة المقصود حول نقطة لاغرانج _الأولى بين الأرض والشمس . ^{[ 1 ] [ 22 ] [ 23 ]}

عرض متحرك لمسار مركبة LISA Pathfinder

عرض قطبي

منظر استوائي

منظر من الشمس

  الأرض · مستكشفة ليزا   

التسلسل الزمني والنتائج

وصلت المركبة الفضائية إلى موقعها التشغيلي في مدار حول نقطة لاغرانج L1 في 22 يناير 2016، حيث خضعت لاختبارات تشغيل الحمولة. ^{[ 24 ]} بدأت الاختبارات في 1 مارس 2016. ^{[ 25 ]} في أبريل 2016، أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية أن مهمة LISA Pathfinder أثبتت جدوى مهمة LISA. ^{[ 26 ]}

في 7 يونيو 2016، عرضت وكالة الفضاء الأوروبية النتائج الأولية لشهرين من العمليات العلمية، مُظهرةً أن التقنية المُطوَّرة لمرصد موجات الجاذبية الفضائي قد فاقت التوقعات. يسقط المكعبان الموجودان في قلب المركبة الفضائية سقوطًا حرًا في الفضاء تحت تأثير الجاذبية وحدها، دون أي تأثير من قوى خارجية أخرى، بمعدل أفضل بخمس مرات من متطلبات مهمة LISA Pathfinder. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} وفي فبراير 2017، أفادت بي بي سي نيوز أن مسبار الجاذبية قد تجاوز أهداف أدائه. ^{[ 30 ]}

تم إيقاف تشغيل برنامج LISA Pathfinder في 30 يونيو 2017. ^{[ 31 ]}

• تلسكوب أينشتاين ، وهو كاشف أوروبي لموجات الجاذبية
• جهاز GEO600 ، وهو كاشف موجات الجاذبية الموجود في هانوفر، ألمانيا
• ليغو ، مرصد موجات الجاذبية في الولايات المتحدة الأمريكية
• تايجي 1، وهو نموذج تقني صيني تجريبي لرصد موجات الجاذبية، تم إطلاقه في عام 2019
• مقياس التداخل فيرجو ، وهو مقياس تداخل يقع بالقرب من بيزا، إيطاليا

• الصفحة الرئيسية لـ LISA و LISA Pathfinder
• مهمة مركبة ليزا باثفايندر في مقر وكالة الفضاء الأوروبية
• برنامج LISA Pathfinder على موقع eoPortal، مؤرشف بتاريخ 17 أكتوبر 2015 على موقع Wayback Machine.
• معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية (معهد ألبرت أينشتاين هانوفر) مؤرشف بتاريخ 17 مايو 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ).