نظام الكشف عن موجات الجاذبية في الصين يجتاز الاختبارات الرئيسية

أجرى علماء صينيون من معهد الميكانيكا التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بنجاح اختبارات أرضية لمقياس التداخل البصري، وهو أداة القياس الرئيسية لمشروع تايجي الفضائي المستقبلي. وتعد هذه خطوة مهمة للأمام في إنشاء أحد المراصد الفضائية الأكثر طموحًا للكشف عن موجات الجاذبية. ونشرت النتائج في المجلة بحث.

ما هو مشروع تاي تشي؟

تايجي هو مرصد فضائي صيني سيتكون من ثلاثة أقمار صناعية تقع على شكل مثلث متساوي الأضلاع على مسافة حوالي مليون كيلومتر عن بعضها البعض. وسيتم ربط الأقمار الصناعية بأشعة ليزر فائقة الدقة. عندما تمر موجة الجاذبية عبر هذا النظام، فإنها ستغير المسافة بين الأجهزة قليلاً، وسيسمح قياس التداخل بالليزر بتسجيل هذا التغيير.

موجات الجاذبية هي اهتزازات في الزمكان تحدث أثناء أقوى الأحداث في الكون: اندماج الثقوب السوداء، أو النجوم النيوترونية، أو انهيار النجوم الضخمة. إنها تسافر بسرعة الضوء وتحمل معلومات فريدة عن العمليات التي لا يمكن رؤيتها بالتلسكوبات التقليدية.

اختبارات ناجحة

قام العلماء بتطوير واختبار وحدة بصرية بالكامل، والتي ستصبح “قلب” نظام القياس المستقبلي. وبناءً على نتائج الاختبار، يتوافق الجهاز تمامًا مع متطلبات المرحلة التالية من المهمة – Taiji-2.

إن دقة الوحدة الجديدة مثيرة للإعجاب: فهي قادرة على تسجيل عمليات النزوح في بيكومتر هو جزء من المليون من المليمتر. وللمقارنة، فإن هذا أقل بحوالي 10000 مرة من سمك شعرة الإنسان. بالإضافة إلى ذلك، قام المهندسون بتقليل تأثير تقلبات درجات الحرارة والتداخلات الأخرى بشكل كبير. تمت زيادة ثبات القياسات عشرة أضعاف مقارنة بالتطورات السابقة.

وأشار الباحثون إلى أن “الاختبار الأرضي للوحدة البصرية كان ناجحًا، وجميع المؤشرات الرئيسية تلبي متطلبات المهمة الصارمة”. “وهذا يعني أن نظام قياس الكتلة Taiji قد انتقل رسميًا من النظرية إلى المعدات الحقيقية.”

ثلاث مراحل للبرنامج

ويتم تنفيذ مشروع تايجي على مراحل:

• تايجي-1 (تم إطلاقه في أغسطس 2019) – تم اختبار تقنية قياس التداخل بالليزر بنجاح والتحكم الخالي من السحب في القمر الصناعي في المدار.
• تايجي-2 هي مهمة توضيحية مع قمرين صناعيين، والتي من المقرر أن تتم في السنوات القادمة.
• تايجي-3 – المهمة الرئيسية في ثلاثينيات القرن الحالي، حيث سيتم إطلاق تشكيل مثلثي كامل مكون من ثلاث مركبات فضائية في المدار.

القدرة على دراسة العمليات الخفية للكون

على عكس أجهزة الكشف الأرضية مثل LIGO الأمريكي، سيكون المرصد الفضائي قادرًا على اكتشاف موجات الجاذبية منخفضة التردد، والتي تكون غارقة على الأرض في الضوضاء الزلزالية. وهذا يفتح إمكانية دراسة اندماج الثقوب السوداء متوسطة الكتلة، والعمليات التي حدثت في بدايات الكون، وإجراء اختبارات دقيقة لنظرية النسبية العامة لأينشتاين على مقاييس متطرفة.

ومن المفترض أن يؤدي مشروع تايجي الصيني، جنبًا إلى جنب مع مهمة LISA الأوروبية، إلى إنشاء شبكة كاملة من مراصد موجات الجاذبية الفضائية وفتح حقبة جديدة في دراسة الكون.