Сателитите играят преследване за измерване на гравитацията, постигне точност на пикометър

Изображение на два спътника над земята. EnlargeNASA / JPL-Caltech

Спинофоните от гравитационните детектори на вълни не са просто нови научни открития. Технологията има и други приложения. Добър пример за това е мисията за измерване на гравитацията, GRACE Follow On, който стартира миналата година. Първите доклади за неговия лазер Производителността на далекомер е освободена, и това прави впечатляващо четене.

Гравитационните вълнови детектори работят чрез измерване на малки промени в разстоянието между две огледала. Пулсации в пространство-време причиняват a малки колебания в това разстояние, което след това се открива от сравняване на фазовото изместване между преминаващата между тях светлина двете огледала и светлината, които са пътували по пътека, която беше незасегнат от гравитационната вълна. За да го направим в перспектива, a гравитационният детектор на вълните измерва промените, които са далеч по-малки отколкото диаметърът на атом и са повече като диаметъра на a единичен протон.

Гравитацията на GRACE

Подобна технология намери своя път в космоса за увеличаване на чувствителност на инструментите за мониторинг на Земята На Земята имаме стационарни детектори, които чакат да преминат гравитационните вълни чрез тях. В орбита детекторът се движи и може да измерва фини промени в гравитационното поле на Земята.

Това ни отвежда към GRACE – гръбнак за възстановяване на гравитацията и климатичен експеримент – двойка спътници, които обикалят около Земята фиксирано разстояние един от друг. Или те ще бъдат поправени, ако Гравитацията на Земята не се е променила във времето и пространството. GRACE използва радар система за измерване на разстоянието между двата спътника за проследяване тези промени, предоставящи информация за гравитационното поле пътуваше през.

Промените в това разстояние могат да бъдат преведени на местно измервания на ускорението поради гравитацията. Това от своя страна е използва се за измерване на нещата, обем на водата в водоносни хоризонти.

GRACE се оказа изключително полезен, но като всички спътници мисии, в крайна сметка почина. В този случай батерията на GRACE-2 не успя и двойката беше кремирана в земната атмосфера. Най- последващите действия за GRACE, наречени GRACE-FO (продължение на), стартира през 2018.

GRACE-FO е предимно копие на GRACE, но учените взеха възможност за включване на нов инструмент за измерване на разстоянието, който би превъзхожда старата радарна система GRACE. Това, ако е успешно, би означава, че данните от измерванията не биха поставили ограничение за това как ние интерпретира данните. Вместо това трябва да бъдат модели на приливите и отливите подобрен.

Допълнителна информация

Космическият гравитационен детектор на вълната може да открие странно екзопланети

Също така просто се случва технологията, необходима за това вид измерване на станцията е точно технологията необходими за LISA (предложена космическа гравитационна вълна обсерватория). Мисията на пътната лента LISA беше изключително успешна но като единствен спътник не може да тества поддържането на станцията технологии. Така че в много отношения сателитите GRACE-FO също са a лека мисия LISA pathfinder.

Гладко бягане

От 14 юни, когато беше установен контакт със спътниците, учените са тествали лазерната система на далекомер. И към казано по-просто, абсолютно разбива спецификациите на дизайна. За период от време между 5 и 1000 секунди системата трябва да да може да открива промените на разстоянието от 2 до 40 милиарда от метър между два спътника, които са разделени на 220 км. както и да е Екипът отчита чувствителност едва на 300 трилиона от метър. Да се в перспектива, радарната система на оригиналната GRACE беше чувствителен към промени на около 10 микрометрово ниво.

Как постигате този вид точност? Накратко, с лазери. По-сериозно е да се стабилизира лазерен лъч на главния спътник да има много точна честота. Този лазер се снима в роба сателит. Това само по себе си е постижение, защото лазерът има да бъде непрекъснато насочен в правилната посока (радарната система управлява това с фиксирана антена). Робският сателит използва входяща светлина (всичките 25 nW от нея), за да направите две неща. Първо използва a малко количество, за да проверите дали лазерът сочи вдясно посока. Остатъкът от светлината се използва за задаване на фазата на собствен лазер, който се изпраща обратно към главния спътник – the получената лазерна светлина е твърде слаба, за да се отразява обратно.

Светлината, която се получава при майстора, придобива фазово изместване спрямо предаваната светлина, която е пропорционална на разстояние между двата спътника. Тъй като разстоянието е непрекъснато се променя, това се измерва като допълнителна честота в получения лазерен спектър. Следователно, измерване на честотата на входящият лазерен спектър се превръща в измерване на разстоянието, което от своя страна се превръща в измерване на ускорението поради земно притегляне.

В краткосрочен план това означава, че данните на GRACE-FO ще бъдат равномерни по-добре от очакваното и ще се наложи моделите обратно на работа. В дългосрочен план това означава, че повече от технологията за LISA ще бъде утвърдена с допълнително предимство на дългосрочно проучване за устойчивост. В много кратък срок ми даде добро четене през уикенда.

Писма за физически преглед, 2019 г., DOI: 10.1103 / PhysRevLett.123.031101 (За DOI)

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: