Китай включился в исследование гравитационных волн

Для исследований будут построены исследовательская обсерватория площадью 30 000 квадратных футов (2787 квадратных метров), звукоизолированная лаборатория для статистических испытаний и многофункциональная наблюдательная станция в районе гор Фэнхуан.

Это первый столь масштабный проект Поднебесной в этой области, в рамках которого международная группа ученых, в том числе исследователи из МГУ имени М.В.Ломоносова, уже разработали прототип нового космического гравитационно-волнового детектора гравитационных волн в миллигерцовом диапазоне частот. Подробно работа описана в журнале Classical and Quantum Gravity.

По словам одного из авторов работы Вадима Милюкова, название «Tian Qin» в переводе с китайского означает «Небесная цитра» (музыкальный инструмент). Основная научная задача проекта — обнаружить гравитационное излучение от известного источника, вероятней всего двойной звезды с орбитальным периодом порядка 6 минут.

Детальная разработка схемы орбитального эксперимента показала, что космический детектор может быть реализован на трех идентичных космических аппаратах, размещенных на почти схожих геоцентрических орбитах с большой полуосью около 100 тысяч километров, формирующих почти равносторонний треугольник.

Каждый аппарат будет оснащен лазерной системой, способной передавать и принимать лазерные сигналы на два других космических аппарата группировки. Гетеродинный лазерный интерферометр будет использоваться для мониторинга изменений расстояния между космическими аппаратами. Опорные точки интерферометра совмещены с пробными массами системы редукции негравитационных возмущений, таким образом, интерферометр будет измерять расстояние между этими пробными массами, находящимися в свободном падении.

«Ожидается, что после трех месяцев наблюдений может быть выделен гравитационный сигнал от известного источника, на который оптимизирован детектор, с отношением сигнал/шум порядка 10, при измерении межспутниковых расстояний с точностью 1 пикометр в единичной полосе частот. Это доступный по стоимости космический эксперимент с значительной вероятностью успеха», — комментирует проект «Tian Qin» Вадим Милюков.

По его словам, многие технологии, необходимые для реализации эксперимента, уже имеются, а недостающие могут быть достаточно быстро получены. С учетом планируемых геоцентрических орбит это создает предпосылки прямого обнаружения гравитационных волн излучения от одного или небольшого набора источников. Таким образом, «Tian Qin» — научно и технологически обоснованный проект космического эксперимента, который может быть успешно реализован в конце следующего десятилетия.

Об открытии гравитационных волн, которые являются следствием уравнений общей теории относительности, предложенной Энштейном около 100 лет назад, стало известно 11 февраля 2016 года. Ученым из гравитационной обсерватории LIGO удалось зафиксировать гравитационные волны, источником которых послужил процесс слияния двух черных дыр с массами в 29 и 36 раз больше массы Солнца соответственно. На данный момент астрофизики предполагают, что это произошло в созвездии Кита или Рыб.

Китайский проект исследования гравитационных волн «Taiji» был инициирован и ожидает утверждения со стороны правительства КНР к концу 2016 года.

Китай не исключает возможности сотрудничества с NASA и ESA в рамках совместного эксперимента НАСА и Европейского космического агентства по исследованию гравитационных волн ELISA(Evolved Laser Interferometer Space Antenna), запуск которого планируется в 2034 году.

В рамках проекта «Taiji» к 2030 году планируется запуск трех спутников, которые будут отслеживать гравитационные волны из космоса. Эти спутники выйдут на орбиту Солнца, в отличие от спутников проекта «Tian Qin», которые будут вращаться вокруг Земли.

Специально для проекта «Taiji» в провинции Гуандун на территории площадью более 10 000 квадратных метров построят обсерваторию и лабораторию.

«В настоящее время, все гравитационные обсерватории наземные и могут регистрировать только высокочастотные сигналы гравитационных волн. Космические обсерватории будут испытывать меньше ограничений и смогут уловить сигналы более низких частот» — отмечает заместитель президента университета Китайской академии наук.

Общий бюджет исследований гравитационных волн варьируется от 160 миллионов юаней (около 25 миллионов долларов США) до 10 миллиардов (1,5 миллиарда долларов США).