美国国家航空航天局正在为LISA任务建造望远镜

宇宙中一些最具灾难性和最神秘的事件只能通过引力波来揭示它们自己。我们已经用地面探测器探测到了其中的一些，但是这些探测器的大小是有限的。引力波（GW）天文学的下一步是一个基于空间的探测器：LISA，即激光干涉仪空间天线。

当像黑洞和中子星这样的致密物体相互环绕并合并时，它们会产生引力波。爱因斯坦在1915年预言的时空涟漪，在2015年被激光干涉引力波天文台（LIGO）首次观测到。现在，我们已经观察了几十个。

像LIGO这样的地面探测器有两条长长的“臂”，彼此成直角。强大的激光束被分成两束相同的光束，沿着每条相距数公里的臂或隧道行进。光束被手臂两端的镜子来回反射，当它们结合在一起时，它们会相互干扰。每当GW穿过地球时，它就会扭曲时空。这使得一只手臂比另一只长，从而改变了光束中的干涉模式。

但是，臂的长度限制了LIGO可以检测到的GWs的大小，也限制了它可以检测的合并类型。它只能探测到10到1000赫兹的高频GWs，这些GWs来自合并的黑洞对（BH）、合并的中子星对（NS）以及合并的BHs和NS混合对。

LISA将会有很大的不同。它没有同样的臂长限制。LISA将是第一个专门的太空GW天文台，它将由三个独立的航天器组成，排列成一个等边三角形。两个航天器之间的距离将达到250万公里，这意味着LISA的臂长将达到250万公里。

ESA/NASA LISA任务是引力波天文学的下一步。凭借其更长的臂，LISA将检测0.1 mHz至1 Hz的低频波，并扩大我们对GW及其产生事件的搜索。它将探测来自其他来源的GWs，如超大质量黑洞（SMBH）合并、双白矮星系统和极端质量比吸气（EMRI）。（EMRI是恒星质量黑洞或白矮星等物体螺旋进入SMBH的系统。）

和LIGO一样，LISA也将是一个激光干涉仪。其激光干涉图样的任何变化都可以归因于GW。然而，LISA将做的不仅仅是探测GWs。它可以确定复杂GW波形中的其他特征，如黑洞自旋。

美国宇航局正忙于这项任务，计划到2035年才发射。他们让我们第一次看到了LISA将依赖的六台相机的全尺寸原型。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究员Ryan DeRosa说：“每艘航天器上的双望远镜将发射和接收红外激光束来跟踪它们的同伴，美国宇航局将为LISA任务提供全部六台望远镜。”“这个原型被称为工程开发单元望远镜，它将指导我们建造飞行硬件。”

望远镜被设计成在很宽的温度范围内保持稳定，因为精度是成功的关键。他们需要探测到每个航天器之间小到皮米或万亿分之一米的变化。与LIGO不同的是，组成该系统的三个航天器无法彼此保持精确的距离。在每年的轨道上，它们之间的距离都会发生重大变化，系统必须跟踪这些变化以保证精度。

一层薄薄的金在LISA的激光将使用的红外范围内具有很强的反射率。它还可以最大限度地减少热吸收，并在很长一段时间内提供一致的反射率。金还能抵抗腐蚀，保护底层不被降解，并且热稳定。

LISA还有另一个诀窍：自由浮动立方体或测试块。它们在航天器之间来回反射激光，是其探测系统的关键部分。它们是由金铂合金制成的46毫米实心立方体，每块重约2公斤。立方体非常纯净，材料成分均匀。它们将在每个航天器的电极外壳内自由漂浮。立方体用作GW测量的参考点。

欧洲航天局和美国国家航空航天局已经在太空中测试了LISA的一些部件。2015年，欧空局发射了LISA探路者任务。它测试了一个更小版本的LISA手臂，也测试了立方体。它将两个测试块置于近乎完美的重力自由落体状态，并以前所未有的精度控制和测量它们的运动。

自从爱因斯坦预言引力波以来，我们已经走了很长一段路。当2015年第一次探测到它时，它打开了一扇通往宇宙的新窗口。

LISA将打开这扇窗，揭示超大质量黑洞合并等银河系定义事件。