미지의 우주를 탐구하고, 우주 중력파 탐지를 겨루며, 얼마 전 중과원 우주과학 전략 선도기술공학인 미중력 기술 실험위성이 주천위성 발사센터에서 성공적으로 발사됐다. 우리나라 최초의 공간 중력파 탐지 기술 실험 위성인 이 위성은 최근 공식적으로' 태극 1 호' 로 명명되었다.
왜 먼 우주에 가서 우주 리듬의 "맥박" 을 만져야 합니까? 태극 1 호' 의 하이라이트는 무엇이며 현재 운영 상황은 어떻습니까? 전문가의 의견을 듣다.
시공간물결
중력파는 최근 몇 년간 과학 연구의 핫스팟 중 하나이다. 왜 전 세계의 과학자들이 그것에 대해 특별한 애정을 가지고 있는가? 이야기는 입자의 표준 물리적 모델로 시작합니다.
20 12 년, 과학자들은 대형 강자 충돌기의 실험에서 신비한 신의 입자를 발견했는데, 이는 우리 인류의 기본 입자에 대한 인식이 새로운 단계에 이르렀다는 것을 상징한다. 지금까지 입자 표준 물리적 모델이 예언한 6 1 개의 기본 입자가 모두 발견되어 중력자 하나만 남았다.
과학자들은 중력파가 중력자로 이루어져 있다고 생각하는데, 중력자는 빅뱅의 기원을 증명하는 열쇠이다.
현재 인류가 볼 수 있는 물질은 전체 우주의 5% 미만, 즉 표준 입자 물리적 모델로 해석할 수 있는 물질이다. 95% 이상은 여전히 신비에 휩싸인 암흑물질과 암흑에너지입니다. "어둠" 은 이름에서 알 수 있듯이 "보이지 않는다" 는 뜻으로 빛과 현재의 탐사 수단인 전자파에 반응할 수 없다.
그러나 중력파는 2 1 세기에 물리학상의 두 가지' 먹구름' 을 밀어내고 우주의 기원을 이해하는 관건이다. 암흑물질과 암흑에너지는 모두 중력효과와 중력효과를 포함하기 때문이다.
태극 1 호 수석과학자 오악량
간단히 말해서, "중력파는 전자파와는 달리 인간이 우주를 탐구하고 이해하는 새로운 방식과 도구가 되는 새로운 중요한 우주 관찰 창구를 제공한다. (윌리엄 셰익스피어, 중력파, 중력파, 중력파, 중력파, 중력파, 중력파, 중력파, 중력파, 중력파) 항립빈 중국과학원 부원장이 말했다.
중력파는 무엇입니까? 물질과 에너지의 격렬한 운동과 변화로 인한 물질파입니다. 수면으로 시공간을 비유하면 중력파는 시공간의 잔물결로 볼 수 있다.
1 세기 전 아인슈타인은 일반 상대성 이론에 근거하여 중력파의 존재를 예언했다. 100 년 후, 이 기묘한 현상은 과학자들이 성공적으로 포착했다.
20 16 년 2 월, 미국 레이저 간섭 중력파 천문대는 리고 탐사선이 미국 동부시간 20 15 년 9 월 5: 5 1 에서 중력파의 충돌소리를 관찰했다고 발표했다. 인간이 우주에서 온 인사를 들은 것은 이번이 처음이다. 두 블랙홀이 합쳐져 생긴 중력파는 지상에서 중력파를 직접 관찰한 것은 이번이 처음이다. (윌리엄 셰익스피어, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀) 20 17 년 노벨물리학상은 이에 결정적인 기여를 한 과학자 세 명, 즉 레나 웨스, 배리 배리시, 킵사온에게 수여됐다.
"중력파의 발견으로 인류는 천문 척도와 전자파가 관찰할 수 없는 새로운 천상을 감지할 수 있게 되었다." 태극 1 호 수석과학자, 중국과학원 부원장 오악양이 말했다.
도전을 탐지하다
별의 바다를 정복하는 것은 부침이 어려울 운명이다.
일상생활에서 어떤 물질의 가속도 중력파를 생성할 수 있지만, 그 결과 중력파는 매우 미약하다.
오월량은 예를 들어 질량이 2000kg 인 아령이 초당 1000 회전의 각속도로 빠르게 회전하면 길이가 1 미터라면 우리가 느낄 수 있는 중력파의 진폭은 아릉에서 3 미터 떨어진 곳에-/Kloc-;
산에 호랑이가 있다는 것을 알고, 그들은 산에 가는 것을 더 선호한다. 나중에 실험 물리학자들은 블랙홀의 합병과 같은 질량이 더 큰 물체를 통해 중력파 효과를 관찰할 수 있는 해결책을 생각해냈다. (윌리엄 셰익스피어, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀) 하지만 블랙홀과 같은 질량 천체가 융합되더라도 그 중력파 신호는 광대한 우주를 가로질러 지구에 도달할 때 매우 미약하다. (윌리엄 셰익스피어, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀)
얼마나 약한가? 오월량은 한 가지 예를 들었다. 질량이 태양 1.5 배인 중성자별 두 개가 초당 1000 회전 속도로 공전하며 병합되고 10 의 23 승 거리에서 감지할 수 있는 중력파 강도는 10 입니다 검사의 난이도는 이것으로 볼 수 있다.
어려움은 인류가 우주를 탐험하려는 결심을 막을 수 없다.
1.20 세기 90 년대 미국 항공우주국은 유럽우주국의 우주중력파 탐사 프로그램에 참여해 리사 프로젝트를 공동으로 개발하기 시작했다. 탐지할 중력파의 원천은 쌍성계, 초대형 쌍블랙홀, 질량비 쌍블랙홀의 합병, 일반 은하핵의 질량 블랙홀에 의한 항성 질량 블랙홀의 포획, 초밀도 쌍성, 질량천체의 폭발이다.
이것은 20 여 년 동안 국제적으로 가장 성숙한 공간 중력파 탐지 프로그램이다. 계획에 따르면 이들은 2034 년 위성을 발사하고 202 1 년 핵심 기술 연구를 마칠 예정이다.
2. 이후 미국은' 후아인슈타인 계획' 을 제안했다. 두 가지 계획 중 하나는' 대폭발 관찰자', 12 개 우주선이 3 개 편대를 형성하고, 각 편대당 우주선 간격은 50 만 킬로미터로, 지상과 리사 사이의 중간 주파수는 0./Kloc 에 초점을 맞추고 있다
3. 일본은 비슷한 주파수 대역에서 decigo 계획을 제시했다. 우주선 간격은 약1000km 로 민감한 주파수 범위는 약 0. 1- 1.0 Hz 이다.
앞서 언급한 바와 같이, 인류는 이미 지구 표면의 시공간의 잔물결을 직접 탐지했다. 왜 우주 여행에 발을 들여놓았습니까?
"공간 중력파 탐지의 파원 특징에 해당하는 천체의 질량과 규모는 기초 중력파 탐지보다 훨씬 크다." 오월량은 기자에게 기초탐사와는 달리 우주에서 중저대역 중력파 신호를 감지할 수 있어 천체의 질량이 더 크고 거리가 먼 중력파원을 발견하고 더 풍부한 천체물리학 과정을 드러낼 수 있다고 말했다.
"공간 탐지는 중력파원이 가장 풍부한 주파수 대역을 포괄하며, 감지할 수 있는 천체파원을 대량으로 보유하고 있으며, 장기적으로 관측할 수 있어 파원의 위치를 결정하는 데 도움이 된다. 기초 중력파 탐지는 10 Hz 이하의 중력파를 감지할 수 없어 연구 목표가 매우 제한적이다. 오월량은 더 자세히 설명했다.
중국의 지혜
광대한 우주를 탐험하여 인류 문명의 진보에 더 많은 중국 지혜, 중국 방안, 중국 역량을 공헌하다. 중국도 행동을 취하고 있다. 2008 년 논증된 공간 중력파 탐사' 태극계획' 이 대표다.
오월량 () 에 따르면 주파수가 다른 중력파는 우주의 주기와 천체물리학 과정을 반영한다. 태극계획' 의 검출 주파수 밴드는 기본적으로 LISA LISA 중력파 탐지 주파수 대역을 포괄하지만, 주파수 대역에서는 리사보다 더 높은 감지 감도를 가지고 있다. 우리나라 공간 중력파 탐지의 연구 대상은 가깝고 멀며, 작고 크고 풍부한 중력파원으로 구성되며, 탐사 범위는 전체 공간을 포괄할 수 있다.
태극 1 호.
이상은 풍만하고 현실은 뼈다귀이다. 중력파 신호가 극히 미약하기 때문에 공간 중력파 탐지를 실시하는 것은 큰 도전이며, 현재의 인간 정밀 측정 기술의 한계를 돌파해야 한다. 관련된 핵심 기술로는 고정밀 초 안정 레이저 간섭계, 중력 참조 센서, 초 고정밀 비 저항 제어, 마이크로 뉴톤 스러 스터, 초 안정 초 정적 위성 플랫폼 등이 있습니다.
태극계획에 따르면 우리나라는' 별, 쌍성, 삼성',' 삼보걷기' 의 발전 전략과 로드맵을 확정했다. 20 18 월' 태극계획' 단위성 프로젝트를 실시해' 3 단계 걷기' 1 단계:' 태극1 호' 위성 발사, 핵심 기술의 궤도 실현 가능성과 실현 방식 검증.
태극 1 호 모의도.
시간은 보답이 있을 것이다. 태극 1 호' 연구팀은 0 부터 1 까지의 돌파구를 실현하는 것을 자신의 책임으로 삼고, 전력을 다하고, 난관을 공략하고, 과감하게 돌파하고, 협동혁신하며, 1 년도 채 안 되어 위성 개발 임무를 완수했다. 2065438 년 8 월 3 1 일 우리나라 최초의 공간 중력파 탐지 기술 실험위성인 미중력 기술 실험위성이 주천위성 발사센터에서 성공적으로 발사됐다.
"위성 궤도 테스트는 계획대로 진행되고 있다. 지금까지 위성 상태는 정상이고 테스트 결과는 정상이다. 1 단계 궤도 테스트 임무가 원만하게 완성되었다. " 오월량은' 태극 1 호' 의 성공적인 발사와 1 단계 궤도 테스트 임무가 원만하게 완료되어 우리나라 공간 중력파 탐지의 첫걸음을 내디뎠다고 소개했다. 실험 결과는 기술 노선의 정확성과 태극계획 방안의 실현 가능성을 검증했다.
태극계획
태극 1 기 궤도 테스트 및 데이터 분석 결과에 따르면:
1. 레이저 간섭계의 변위 측정 정확도는100pm 수준에 달하며 원자의 지름과 같습니다.
2. 중력 참조 센서의 측정 정확도는 지구 중력 가속도의 10 분의 1 에 달합니다. 즉, 개미 한 마리가 태극 1 호 위성에서 발생하는 가속도를 측정할 수 있습니다.
3. 마이크로스러 스터의 추력 해상도는 서브 마이크로 뉴턴 수준에 도달합니다. 즉 참깨 무게의 1 만분의 1 추력을 미세 조정할 수 있습니다.
이렇게 까다로운 측정 정확도는 중력파의 흔적을 찾기 위한 것이다. 중력파 측정 원리에 따르면 중력파가 지나가면 두 개의 자유롭게 떠 있는 테스트 품질 사이의 빛의 변화를 일으킬 수 있습니다. 과학자들은 레이저 간섭계를 통해 이런 빛의 변화를 측정하여 중력파 신호를 반연한다.
그러나 중력파 신호가 매우 약하기 때문에 두 가지 문제가 발생할 수 있다.
첫째, 중력파로 인한 빛의 변화는 매우 작다. 100 만 킬로미터의 거리에서도 중력파로 인한 두 입자 사이의 변화는 피미량급에 불과하기 때문에 레이저 간섭계의 측정 정확도가 매우 높다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 레이저 간섭계 (레이저 간섭계))
둘째, 테스트 품질이 우주 공간에 노출되어 태양광압, 태양풍 또는 기타 우주 광선에 의해 방해받는 경우 테스트 품질은 교란 가속도를 발생시켜 변위 소음을 발생시켜 중력파 신호를 쉽게 침수할 수 있습니다. 따라서 과학자들은 위성 센터에서 테스트 품질을 보호하고 위성과 직접 물리적 접촉을 하지 않고 외부 간섭력의 간섭을 받지 않고 테스트 품질을 자유롭게 표류할 수 있도록 합니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
그러나 이렇게 하면 외부 교란이 위성에 작용하여 위성에 변위 교란을 일으킬 수 있다. 시간이 지남에 따라 위성과 테스트 품질이 충돌하여 테스트 품질의 자유 표류 상태를 손상시킬 수 있습니다.
우리는 무엇을 할까요? 과학자들은 항상 변위 센서를 통해 위성과 테스트 품질 사이의 변위 변화를 읽고 위성에 설치된 마이크로추진기에 피드백을 줍니다. 마이크로추력기는 정확하고 안정적인 추력을 발생시켜 위성의 외부 교란력을 보완하여 실험 질량과 위성 사이의 변위가 항상 균형을 유지하도록 합니다. 이것이 바로 드래그되지 않은 공간 제어 기술입니다. 여기서 테스트 품질 및 변위 센서는 중력 참조 센서를 구성합니다.
태극 1 호 위성공사 총엔지니어 왕건우가 태극 1 호 관련 상황을 소개하는 모습
태극 1 호' 는 지금까지 우리나라에서 가장 높은 정밀도의 공간 레이저 간섭 측정을 실현해 우리나라 최초의 궤도 무저항 제어 기술 실험을 성공적으로 수행했으며, 국제적으로 처음으로 마이크로소 무선 주파수 이온과 듀얼 모드 홀전기 추진 기술의 궤도 검증을 실현하여 우주 중력파 탐지 분야에서 돌파구를 마련하는 데 성공했다. 중국과학원원사, 태극 1 호 위성공사 총엔지니어 왕건우가 말했다.
그리고 이것은 시작에 불과합니다. 왕건우에 따르면 공간 중력파 탐지의 기술적 요구 사항을 충족하려면 10 년이 더 걸릴 것으로 보인다. 예를 들어, 기존 기술을 바탕으로 레이저 간섭계의 변위 측정 정밀도와 마이크로스러스트 추력 정밀도는 한 단계 높아지고 중력 참조 센서의 측정 정확도는 6 단계 향상되어야 합니다.
"300 만 킬로미터 떨어진 두 테스트 질량 사이의 10 분의 1 원자 크기의 변위 변화를 정확하게 측정하기 위해서는 중력 가속도를 10 억분의 1 수준으로 조절하기 위해 더 많은 핵심 기술을 돌파해야 한다." 오월량은 말했다.
이제 모든 것이 정해진 방향으로 발전하고 있다. 태극계획에 따르면 우리나라는 2023 년 이후' 태극 2 호' 쌍성을 발사해 궤도에서 대부분의 고지표 핵심 기술을 검증할 예정이다. 2033 년 전후로' 태극 3 호' 삼성을 발사하여 각종 중력파를 탐지하고 중력 우주를 이해하였다.
경제일보 고전 과학 스튜디오
기자: 신회
왕의 마음 2 클릭 시놀이.