České stopy v kosmonautice – LISA

V rámci naší minisérie, která vzniká z materiálů pořízených na výstavě Cosmos Discovery v Praze u příležitosti nových exponátů českých příspěvků do kosmonautiky, jsme se už zaměřili na program Vesmír pro lidstvo, ukázali jsme si účast českých expertů na vědeckých misích JUICE a ExoMars, TARANIS a Solar orbiter. Dnes se však podíváme do opravdu vzdálené budoucnosti – tedy alespoň z hlediska reálné kosmonautiky. Představíme si evropský projekt LISA, na kterém má Česká republika také podíl a který má startovat v roce 2034. Jen stěží byste na našem webu hledali článek o termínově vzdálenější misi. Tuto nevýhodu však projekt LISA nahrazuje mimořádnou atraktivitou – má totiž studovat fenomén, který lidstvo s jistotou potvrdilo teprve před pár lety – gravitační vlny.

Na výstavě Cosmos Discovery (otevřena jen do 11. října!) je k vidění i díl, který připravili čeští odborníci právě pro projekt LISA – kyveta s jodovými parami. „Bude sloužit ke stabilizaci frekvence laserového paprsku, kterým se bude měřit vzdálenost objektů ve vesmíru, tedy těch družic, které se tam budou pohybovat,“ vysvětluje Ondřej Santolík, vedoucí oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry AVČR a pokračuje: „Když přijde gravitační vlna ze vzdáleného vesmíru, tak s nimi trochu „zakvedlá“ a právě to bude detekováno laserovými paprsky mezi družicemi.“ Zdrojem takových vln mohou být různé kosmické události velkého rozsahu jako je třeba spojení masivních černých děr v jádrech galaxií, černých děr, které obíhají kolem masivních objektů, nebo i některé dvojhvězdy. Někteří vědci spekulují i o vlnách, které pochází ještě z Velkého třesku.

Absorpční kyveta naplněná čistými parami jódu sama o sobě není velká, bez problémů by se nám vešla na dlaň, ale pro správné fungování komplexních systému LISA, který bude představovat špičku současné techniky, má klíčovou roli. Bez přehánění totiž bude srdcem stabilizovaného laseru, který je na celé misi nejdůležitější. „Bude stabilizovat světlo, které vidíme očima, protože má vlnovou délku 532 nanometrů, což odpovídá zelenému světlu. Je to absorpční čára jódu, který je ukrytý ve vystavené kyvetě,“ říká profesor Santolík.

Tím že soustavou družic projde gravitační vlna, dojde ke změně optické vzdálenosti mezi družicemi. Tím pádem tak laserový paprsek dorazí k detektoru v jiném čase než za běžného stavu. Frekvence tohoto laserového paprsku je stabilizována pomocí spektroskopie v jodové kyvetě. Její spektrální parametry tedy přímo určují výsledné rozlišení a přesnost měření. Na přípravě tohoto dílu se opět podílelo několik českých pracovišť – Ústav přístrojové techniky Akademie věd České republiky v Brně, Ústav fyziky plazmatu Akademie věd, středisko TOPTEC v Turnově a také přerovská firma Meopta-Optika.

Celý projekt LISA má tvořit trojici družic, které od sebe budou vzdáleny 2,5 milionu kilometrů. Vytvoří tak rovnostranný trojúhelník, který bude obíhat kolem Slunce zhruba 50 milionů kilometrů za naší planetou. Aby byly omezeny účinky negravitačních sil jako je třeba tlak slunečního záření, nebo sluneční vítr, budou samotné vědecké prvky uloženy uvnitř samotné sondy – Tyto prvky budou ve stavu ideálního volného pádu, zatímco tělo sondy kolem nich bude absorbovat výše zmíněné účinky negravitačních vlivů. Tuto metodu již s velkým úspěchem prověřil demonstrátor LISA Pathfinder.

Za týden se můžete těšit na další článek z naší série. Tentokrát se podíváme na kosmické úspěchy oddělení dozimetrie Ústavu jaderné fyziky. I v tomto oboru se totiž Česká republika dokáže prosadit.

Zdroje obrázků:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f5/LISA-waves.jpg
https://www.avcr.cz/…/medailonky/santolik.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ad/LISA_motion.gif