美欧拟用飞船发射激光验证爱因斯坦相对论

爱因斯坦在其提出的著名广义相对论中预言了引力波的存在

       在不久的将来，3艘相隔300万英里(约合483万公里)飞行的飞船将彼此发射激光束穿过空无的太空，用于验证爱因斯坦提出的广义相对论是否正确。物理学家希望这项雄心勃勃的任务能够帮助他们验证引力波的存在。爱因斯坦在其提出的著名广义相对论中预言了这种现象。此外，引力波同时也是这一理论中最后一个未得到证实的组成部分。

       此项任务由美国宇航局和欧洲航天局合作进行，将派遣3艘飞船组成编队绕太阳轨道飞行。每艘飞船内都装有飘浮的金铂立方体。飞船发射的激光束将用于测量立方体之间距离发生的由弱引力波导致的微小变化。引力波来源于深空中的突变性事件。根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞等大型天体相撞时，时空中的波会向外流动，这些波就被称之为引力波。

       针对这项任务以及如何利用它加深我们对周围宇宙的了解，一支国际专家委员会已制定出一项详细计划。英国格拉斯哥大学引力波专家、负责草拟计划的委员会成员吉姆・哈夫表示：“引力波是爱因斯坦广义相对论中最后一个尚未被证明是对的组成部分。它们由黑洞或塌陷的恒星等大质量天体在太空中加速移动时产生。这种加速移动可能因为它们受到另一个引力更大的天体拖拽，例如大质量黑洞。不幸的是，由于引力波太弱，我们至今没有探测到它们的存在。然而，我们正在谋划中的新实验拥有巨大潜力，能够帮助我们发现引力波的踪影。”

       在地球上进行的寻找引力波的一系列努力最终都以失败告终。这些尝试只能探测频率相对较高的引力波。时至今日，科学家已经可以证实爱因斯坦广义相对论提出的很多预测，其中包括光线可以在引力作用下弯曲，引力以恒定速度移动以及时间和空间都可在引力影响下扭曲。爱因斯坦的其他理论包括最为著名的质能方程，同样经受住科学验证的考验。

       此项在太空进行的新任务名为“LISA”(激光干涉仪空间天线的英文缩写)。由于3艘飞船距离很远，这项任务能够探测到频率极低的引力波。LISA将成为迄今为止研制的体积最大的探测器。

       “LISA探路者”是一项规模较小的测试任务。空间研究公司Astrium EADS的英国工程师正在加紧制造“探路者”，预计于2011年发射。通过验证用于探测引力波的技术，这项测试任务将为更为雄心勃勃的任务铺平道路。目前，科学家已开始研制用于LISA 的仪器设备，但这个探测器不可能在2020年之前发射升空。

       他们希望看到的是，一旦探测到引力波，引力波能够提供有关宇宙的新信息，即当前无法通过光线、无线电波、X射线等电磁辐射获取的信息。格拉斯哥大学研究引力波的希拉・罗旺教授指出：“黑洞密度极高，任何光线或辐射都无法从其内部逃脱。来自黑洞周围扭曲时空的引力波能够让我们找到研究黑洞的新方式。此外，我们同样可以通过引力波了解塌陷恒星的内部物质状态。”

       英国Astrium公司科学与探索业务发展经理拉尔夫・考迪博士目前正参与制造“LISA探路者”。他说：“观测宇宙中塌陷的恒星系统或者大质量黑洞相撞等事件需要借助具有超高精确度的技术。我们的终极目标是证明这种技术能够发挥作用，而后才尝试将3艘飞船送入轨道并且让彼此相隔距离达到近500万公里。它们将只通过激光束联系在一起，对其位置进行测量的精度将达到四千万分之一微米。”