由三颗卫星组成的精确排列的三角形，它们之间发射激光束，这听起来确实像科幻小说。但欧洲航天局（ESA）计划在2035年实现这一目标。
这个名为激光干涉空间天线（LISA）的项目，类似于著名的引力波探测LIGO实验——只是在太空中而不是在地下隧道里。该项目由欧洲航天局牵头，与NASA和一个科学家联盟合作。欧洲航天局最近在2025年1月正式批准该任务团队开始建造航天器，并计划在十年后发射。从事该任务的天体物理学家，如马克斯·普朗克研究所的天体物理学家Sarah Paczkowski，对这一消息感到非常高兴，称任务的批准“很有回报”和“非常令人兴奋”。
“LISA将能够探测到一个尚未被探索的引力波领域，”或者说时空的涟漪，阿德勒天文馆的天体物理学家、LIGO合作项目成员Michael Zevin解释道。引力波揭示了黑洞碰撞、大质量超新星爆发甚至宇宙早期瞬间的物理学。他补充说，LISA的新视角“类似于第一次在可见光范围之外的光，如X射线或红外线观测宇宙，这使得对宇宙产生了大量的科学发现和理解。”
自2016年首次探测到引力波以来，天文学家们一直热切地通过这个新的窗口探索宇宙。我们已经听到了两个黑洞相互螺旋缠绕并最终合并的最后时刻，并了解到宇宙中最具能量的事件——如超新星和伽马射线暴——是如何发生的，通过同时探测到宇宙爆炸发出的光和引力波。
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LISA和LIGO之间共同的词是激光干涉仪，描述了实验的设置。这些项目指出，当引力波通过时，两个物体之间的距离会发生极其微小的变化。它们通过两条长臂来实现这一点——在LIGO的情况下，是两条各长2.5英里的巨大隧道。在这些隧道中，有巨大的真空室管道，激光光束沿着每条手臂传播，然后从镜子上反射回来。当激光在中心重新组合时，如果由于引力波的通过，激光在一只手臂上需要传播更远的距离，它看起来就会不同。
然而，地球上的实验在探测引力波的类型方面受到限制。对于引力波，你需要像LIGO那样的长隧道来探测涟漪——臂越长，你就能探测到越长的波。像LIGO这样的地下探测器最擅长探测最短的引力波，即来自黑洞或中子星碰撞前最后几毫秒的时空中的高频振动。这是因为地球本身充满了可能干扰探测器的活动。佛罗里达大学精密空间系统实验室LISA电荷管理装置科学家Simon Barke说：“地震、汽车、海浪，甚至飞过探测器的云层”都会产生噪音，阻止天文学家听到宇宙的低频隆隆声。
地面探测器在实验规模上受到限制；我们无法建造比地球还大，甚至比几个州还大的建筑，这限制了我们只能探测最短的引力波。在光谱的另一端，脉冲星计时阵列（如NANOGrav）只能听到来自巨大超大质量黑洞的最低频率，因为它们测量的是死恒星（称为脉冲星）之间巨大的距离。而介于两者之间的一切，都需要LISA。
“到目前为止，我们只听到了非常狭窄范围的时空之声，”Zevin解释道。“地面探测器一直在倾听引力波交响乐中的小提琴声。脉冲星计时阵列最近宣布发现了来自宇宙中超大质量黑洞的低音部分的声音证据。LISA将是第一个太空引力波探测器，并将监听这两个频段之间的频率：乐团的中提琴和大提琴部分。”
LISA将由三艘航天器组成，每艘航天器都包含一个实心的金铂立方体，激光将在它们之间跨越距离，以记录引力波引起的任何变化。这个概念需要惊人的精度：航天器必须超稳定，确保只有时空的运动影响测试质量，才能测量仅几微纳米的涟漪。Barke说，航天器之间的距离将“大于太阳的直径”。
这项技术将使天文学家能够追踪银河系中双星的碰撞，绘制星系中心潜伏的最庞大黑洞周围的引力图，并在一个如此极端的环境中测试相对论，以至于“我们可能会看到爱因斯坦预测的偏差，”Barke说。科学家们还希望LISA有助于解决天文学中一个长期存在的问题：超大质量黑洞是如何长到如此巨大的？即将进行的实验将能够观测所谓的中等质量黑洞，根据Zevin的说法，它们是“黑洞家族中难以捉摸的中间代”，质量是太阳的数千倍，可能是通往超大质量黑洞的关键一步。
密西西比大学的引力波天文学家Sumeet Kulkarni也指出了这一时刻对我们地球人的重要性：“LISA将在不久的将来真正飞行的确认，为整整一代物理学家、天文学家和工程师开启了许多新的研究机会和挑战。”
