Миссия к Урану может стать детектором гравитационных волн
Несмотря на то, что обнаружить гравитационные волны в первый раз чрезвычайно сложно, их можно обнаружить с помощью множества различных методов. Ставшее знаменитым первое обнаружение в LIGO в 2015 году было лишь одним из различных способов, которыми занимались ученые. В новой статье исследователей из Европы и США, опубликованной на сервере препринтов arXiv, предлагается, как ученые могли бы обнаружить еще что-то, отслеживая точное положение приближающегося орбитального аппарата и зонда Uranus (UOP). Первоначально, по данным десятилетнего исследования НАСА по планетологии и астробиологии, UOP станет первой миссией к Урану с тех пор, как "Вояджер" посетил систему в 1986 году. Когда он, наконец, прибудет в 2044 году, после даты запуска в 2031 году, пройдет почти 60 лет с тех пор, как человечество в последний раз имело возможность поближе познакомиться с системой Урана.
Но 13 лет в пути - это, конечно, долгий срок. Часть этого времени будет потрачена на получение гравитационного воздействия от Юпитера, но большая часть будет потрачена на перемещение между планетными телами. И это время, проведенное между планетами, авторы статьи хотят использовать для научных исследований за пределами Урана. Гравитационные волны могут нарушать структуру пространства-времени, вызывая заметные искажения, особенно на больших расстояниях. Если приборы, о которых идет речь, достаточно чувствительны, то огромное расстояние между UOP и Землей было бы приемлемым способом их обнаружения. Это не первый случай, когда для обнаружения гравитационных волн используется расстояние между космическим аппаратом и Землей. "Пионер-11", "Кассини" и триангуляционный аппарат "Галилео", "Улисс" и орбитальный аппарат "Марс" - все они рассматривали возможность использования для обнаружения гравитационных волн во время своего путешествия к конечному пункту назначения. Однако оборудование, с помощью которого они были сконструированы, было недостаточно чувствительным, чтобы уловить мельчайшие колебания, необходимые для реального обнаружения.
У UOP будут дополнительные преимущества, связанные с десятилетиями совершенствования оборудования, особенно средств связи и электроники синхронизации, которые имеют решающее значение для любого обнаружения гравитационных волн. Также выгодно, что мы уже официально обнаружили гравитационную волну, так что мы, по крайней мере, знаем, что искать. Основной механизм достаточно прост — постоянно отслеживать точное положение UOP во время его 13-летнего полета к Урану и сопоставлять любые аномалии в его положении с тем, что можно было бы ожидать от известных причин. К ним относятся гравитационное притяжение некоторых планет или даже астероидов и давление солнечной радиации на сам космический аппарат. Как отмечают авторы, некоторые или даже все из них могут повлиять на точное местоположение космического аппарата; чтобы расчеты по обнаружению гравитационных волн были эффективными, необходимо лучше учесть, какое воздействие они оказывают, если таковое имеется. Но есть еще одна потенциально интересная с научной точки зрения причина небольшого смещения положения UOP: сверхлегкая темная материя.
Теоретически, UOP можно использовать для проверки или даже прямого обнаружения формы темной материи, известной как сверхлегкая темная материя, если она существует в Солнечной системе. У теоретиков есть множество моделей, показывающих, как бы это работало, если бы оно существовало. UOP также могла бы использовать такой же точный расчет местоположения, чтобы внести свой вклад в это научное исследование. Лучше всего то, что UOP может делать все это буквально без изменений в своей основной функциональной задаче — исследовании системы Урана. Все, что нужно было бы изменить в миссии, - это обновлять данные о местоположении Земли примерно раз в 10 секунд в течение 13-летнего путешествия к конечному пункту назначения UOP. Предположим, что есть шанс, что эти более частые проверки с помощью home могут помочь обнаружить гравитационные волны или потенциально темную материю. В таком случае, планировщикам миссии UOP, по—видимому, стоит обратить на это внимание, но еще неизвестно, будет ли это включено или нет. Авторы статьи привели убедительные аргументы в пользу того, почему так должно быть.
