激光干涉测量与反馈
- 激光测距与监测：卫星之间通过发射和接收激光束进行干涉测量，实时监测彼此之间的距离变化。如果距离出现偏差，系统会立即检测到。
- 反馈控制：根据激光干涉测量得到的距离信息，控制系统会计算出需要进行的调整，并向推进系统发出指令，对卫星的位置进行微调，以保持等边三角形的构型。
高精度导航与通信
- 导航系统：卫星配备高精度的导航系统，能够精确确定自身的位置和姿态，为保持在特定星座构型中提供准确的位置信息。
- 通信系统：三颗卫星之间通过高效的通信系统保持联系，实时交换位置和状态信息，以便协同调整位置，共同维持等边三角形星座。
除引力波探测外，LISA还能用于以下科学研究：
黑洞研究
- 孤立黑洞的测绘与特性验证：精确测量孤立黑洞的相关参数，验证其是否符合克尔度规描述的“无毛”时空构型，加深对黑洞时空特性的理解。
- 黑洞形成与演化过程观测：直接观测大质量黑洞在整个星系形成历史中的形成、增长和相互作用过程，有助于揭示黑洞在宇宙中的演化规律。
宇宙学研究
- 宇宙膨胀与暗能量研究：通过测量高红移天体的引力波信号，精确得到引力校准的绝对光度距离，为测量哈勃常数和研究暗能量的本质提供独特的途径。
- 宇宙早期演化探索：有望捕捉到宇宙最初几刻所预测的引力“振荡”，直接窥视大爆炸之后的头几秒钟，帮助我们更好地理解宇宙早期的物理过程和物质状态。
恒星演化研究
- 致密双星系统研究：详细研究银河系中数千个致密双星系统，为研究恒星在极端演化端点的物质状态和物理过程提供新窗口，如白矮星、中子星等致密天体的相互作用和演化。
- 恒星形成与分布研究：通过对引力波源的定位和分析，结合其他观测手段，进一步了解银河系的结构和恒星的形成与分布情况，构建更全面的银河系演化模型。
基础物理学研究
- 广义相对论的强场检验：为研究强引力场中的物理现象和验证广义相对论提供了独特的实验平台，对理解引力的本质和时空的结构具有重要意义。
- 寻找新物理现象和规律：由于引力波探测具有极高的灵敏度和独特的观测视角，有可能发现一些目前尚未被其他观测手段探测到的全新自然现象和物理规律。
LISA探测到的引力波信号可以提供以下关于天体的信息：
天体的质量信息
- 精确测量质量：通过对引力波信号的频率、振幅和相位等特征进行分析，可以精确测量出参与引力波事件的天体质量。例如在黑洞合并事件中，能确定合并前黑洞的质量以及合并后新黑洞的质量。
- 质量分布探测：对于一些复杂的天体系统，如星系中心的超大质量黑洞周围存在吸积盘或其他伴星，引力波信号可以帮助研究其质量分布情况。
天体的位置和距离信息
- 定位引力波源：利用多个卫星之间的激光干涉测量，结合信号到达不同卫星的时间差和相位差等信息，可确定引力波源在天空中的大致方向和位置。
- 测量天体距离：根据引力波信号的强度、频率变化以及传播过程中的引力波红移等效应，可以推算出天体与地球之间的距离。
天体的运动和演化信息
- 轨道参数与运动状态：引力波信号中包含了天体在相互作用过程中的轨道信息，如轨道半径、轨道偏心率、轨道周期等随时间的变化情况，从而了解天体的运动状态和相互作用机制。
- 演化过程与历史：通过长期监测引力波信号，可以追踪天体系统的演化过程，了解它们是如何形成、发展和最终合并或相互作用的，为研究天体的演化历史提供直接证据。
天体的内部结构信息
- 物质状态与密度分布：引力波信号对天体内部物质的状态和密度分布非常敏感。例如在中子星碰撞或合并事件中，引力波信号可以揭示中子星内部物质的超流态、超导态等奇特物质状态以及密度的不均匀分布情况。
- 核物质性质与强相互作用：通过对引力波信号的精确测量和理论建模，可以研究核物质在极端条件下的性质，如核物质的状态方程、强相互作用的行为等。
LISA探测到的引力波信号可以验证以下物理理论：
广义相对论
- 强场等效原理：在强引力场区域，引力与加速度的等效性是否依然严格成立，通过对引力波信号的精确分析，可检验强场等效原理的正确性。
- 引力波传播特性：验证引力波在传播过程中是否如广义相对论所预言的那样，以光速在真空中传播，且在传播过程中不与其他物质发生电磁相互作用等。
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