Ich dachte über die vorgeschlagene ESA-Mission eLISA nach, die im Wesentlichen eine Weltraumversion des LIGO-Experiments ist, und mir fiel auf, dass das Verfolgen von drei Satelliten hinter der Erdumlaufbahn im Vergleich zur Verwendung eines Reflektors am Boden und eines weiteren auf der Erde übermäßig kompliziert erschien Mond (wenn ich mich nicht irre, gibt es sogar schon einen Spiegel auf dem Mond, aus dem Experiment Lunar Laser Ranging) und einem einzelnen Satelliten. Gibt es nicht eine geostationäre Umlaufbahn mit ständiger Sichtlinie zum Mond? Es scheint mir, dass der zusätzliche Bereich eine bessere Empfindlichkeit bieten würde. Vorausgesetzt, Sie kennen die genaue Entfernung zum Reflektor, können Sie einzelne Frequenzen für die Erd- und Mondlaser berechnen, die schnellere Frequenz durch eine Art PLL herunterkonvertieren und die resultierenden Daten dennoch in einer Interferometrieanalyse verwenden. Gibt es etwas Wichtiges, das ich hier übersehe, das diese Anordnung schwieriger machen würde als die vorgeschlagene eLISA-Mission? Es scheint einen Großteil des physischen Risikos und der Kosten der Mission auf Rechenkosten zu verlagern, die im Vergleich viel, viel billiger sind.
Dies wäre keine riesige Version von eLISA, sondern eine kleine (und komplizierte).
Die Entfernung zwischen den LISA-Satelliten wird 1 Million Kilometer betragen, während der Mond im Durchschnitt 380.000 km von der Erde entfernt ist. Der Arm wäre also weniger als halb so lang. Die geosynchrone Umlaufbahn liegt bei 36.000 km, nicht einmal 10 % der Entfernung zum Mond. Der Längenunterschied zwischen Ihren vorgeschlagenen Detektorarmen ist viel kürzer als die Kohärenzlänge eines Lasers, sodass Ihr Interferometer nicht funktionieren würde.
Weitere Probleme:
Positionierung des Spiegels auf der Erde: Wo möchten Sie den Spiegel platzieren, damit der Mond immer am Himmel sichtbar ist?
Positionierung des Satelliten: Ich bezweifle (ohne nachzuprüfen), dass Sie den Mond jederzeit aus der geostationären Umlaufbahn sehen können. Vielleicht könnten Sie mit einem der Earh-Moon-Lagrange-Punkte arbeiten.
Ständige Spiegeljustierung: Die Erde dreht sich und der Mond dreht sich um die Erde. Ihre Interferometerarme würden also ständig den Winkel ändern. (Und Sie müssten viele Tunnel direkt durch die Erde graben, siehe oben.)
Vibration: Die Spiegel müssen möglichst vibrationsfrei sein. Das ist mit einem freischwebenden Satelliten viel einfacher zu erreichen als auf der Erde oder dem Mond. (Wussten Sie, dass es Mondbeben gibt ?)
Elliptizität: Die Entfernung zum Mond variiert während seiner Umlaufbahn zwischen 360.000 km und knapp über 400.000 km. Sie würden also ständig das Interferometer anpassen. Eine ständige Drift ist nicht unbedingt problematisch, wohl aber der enorme Abstandsunterschied.
Schließlich ist mir nicht klar, wie Sie Präzisionsmessung durch Berechnung ersetzen wollen. Was ist PLL? Wie erhält man aussagekräftige Interferenzmuster mit Lasern unterschiedlicher Wellenlängen? Beachten Sie auch, dass die "genaue Entfernung", wenn Sie Wellen zählen wollen, besser sein muss als die halbe Wellenlänge Ihres Lasers, also einige hundert Nanometer. In der Entfernung des Mondes ist das besser als (hoffe, dass die Rechnung stimmt).
Betrunkener Code-Affe
Jakob K
Alex