太空競賽：歐洲太空總署宣佈 2034 年發射三衛星探測重力波
- 物理新新聞
- 撰文者：Alan Chiu
- 發文日期：2017-07-04
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歐洲太空總署(ESA) 周一於馬德里宣佈，重啟探測重力波的激光干涉太空天線(Laser Interferometer Space Antenna, LISA) 計劃，LISA 亦會是ESA 未來其中一個旗艦級任務。
學者將會觀察三個各自相距250 萬公里的衛星互相反射激光，在激光中尋找微小擾動，期望能捕捉如巨大黑洞合併造成的時空扭曲。
本月初，美國地面的激光干涉重力波天文台(LIGO) 第三次錄得重力波，該重力波是由距逾30 億光年兩個黑洞合併所產生，其質量分別為太陽的31 和19 倍。不過，將衛星送入太空或有助天文學家在可觀測宇宙邊緣，發現質量數以百萬倍大的重力波源頭。計劃相信亦會促進我們對重力的理解，甚至找出愛因斯坦的廣義相對論中的一些瑕疵。
ESA 科學總監Alvaro Giménez Cañete 指我們不知道計劃會有什麼發現，但將會令人類更細心看到重力與量子物理學之間的界線。
現時最大問題是，ESA 要弄清其他太空機構及合作夥伴的關係為何。LISA 曾是ESA 及美國太空總署(NASA) 的聯合計劃，但 2011 年美國因經費問題退出計劃。ESA 則在此後繼續計劃研究，去年甚至公開示範當中一些關鍵技術。不過，LIGO 一再確認重力波存在，令NASA 非常希望能夠重新與ESA 合作。
ESA 因為此前LISA 計劃變動，將所有國際性合作的資助降低至20% ，以避免再有其他機構退出，造成計劃成本過高而無法繼續實行。 Giménez 指如果增加資金能使任務更加可行時，ESA 會靈活處理財政問題。
即使合併的黑洞有異常大的質量，它們所產生的時空變形(spacetime deformation) 波紋卻非常微弱。故此，探測到重力波是驚人創舉。
LISA 衛星中的激光干涉儀需要對空間被拉扯與壓縮時有極高敏感度，要檢測到幾皮米(picometre) 的分別，1 皮米相當於1 米的一萬億分之一，而在此前的測試中已確認ESA 擁有相關的測量技術；另外，LISA 三個衛星會形成一個等邊三角形，每邊都是地球與月球距離的六倍以上。
ESA 科學計劃委員會在周二也正式決定落實名為PLATO 的行星狩獵望遠鏡計劃。計劃在2014 年首次提出，但礙於計劃批文需要大量時間審核，到現在才被通過，PLATO 預期會於2026 年實行。
LISA 將會於2034 年發射。Giménez 指即使我們擁有世界上所有的研究資金，也不會過早發射。因為這關乎技術準備問題，ESA 需要時間來確保這複雜任務100% 成功，而2030 年將是ESA 發射最早的可行年份。
Credit: AEI/Milde Marketing/Exozet
LISA 運作意想圖
來源：
BBC, Europe selects grand gravity mission, 20 June 2017
ESA, Gravitational wave mission selected, planet hunting mission moves forward, 20 June 2017
感謝香港『立場新聞』同意轉載。文／Alan Chiu 、審核／TC Chow
原文刊登於：https://thestandnews.com/cosmos/太空競賽-歐洲太空總署宣佈-2034-年發射三衛星探測重力波/