Funziona il super telescopio nello spazio a caccia di onde gravitazionali

Un giorno, non troppo lontano, potremo spiare nel cuore di galassie distanti miliardi di anni luce da noi, e assistere alla lenta danza fra due buchi neri milioni di volte più pesanti del Sole. Per "vedere" questo maestoso balletto cosmico, ci servirà un super-telescopio capace di rivelare onde gravitazionali nello spazio. Un progetto decisamente ambizioso, ma che sarà alla portata della nostra tecnologia. Lo ha dimostrato il team di LISA Pathfinder, la missione dell'Agenzia Spaziale Europea (Esa) appositamente progettata per mettere alla prova le tecnologie chiave di rivelazione di onde gravitazionali dallo spazio. I primi risultati scientifici di LISA Pathfinder sono stati infatti presentati oggi in una conferenza stampa dell'Esa a Madrid. Risultati che dimostrano il funzionamento delle tecnologie proposte e aprono la strada alla rivelazione delle onde gravitazionali dallo spazio. Un obiettivo ambizioso che potremo realizzare grazie a eLISA, un osservatorio spaziale dedicato alle onde gravitazionali, il cui lancio è previsto intorno al 2030. Osservando dallo spazio sarà infatti possibile studiare fenomeni inaccessibili dagli osservatori gravitazionali a Terra, rivoluzionando così il nostro modo di guardare il cosmo.
 

LISA Pathfinder, missione ok. Scruteremo lo spazio come mai prima d'ora

Onde gravitazionali nello spazio. La scoperta delle onde gravitazionali annunciata lo scorso febbraio ha catturato l'attenzione mediatica di tutto il mondo. Oltre a fornire una conferma della teoria della relatività generale di Einstein, le onde gravitazionali offrono infatti un modo completamente nuovo di guardare l'Universo. Grazie alle onde gravitazionali sarà infatti possibile studiare fenomeni invisibili ai telescopi tradizionali, che si basano sull'osservazione della luce.
Gli osservatori per onde gravitazionali, come gli americani LIGO e l'europeo Virgo, perdono però di sensibilità sulle onde gravitazionali di frequenze più basse, inferiori a circa 10 Hertz. Uno dei maggiori problemi per l'osservazione alle basse frequenze è ad esempio dovuto ai microsismi che si propagano nel terreno, che producono effetti molto più grandi di quelli di un'onda gravitazionale. L'unico modo per eliminare in modo definitivo questi effetti spuri è costruire un osservatorio per onde gravitazionali nello spazio. Nasce così il progetto eLISA, una missione spaziale europea che dovrebbe essere lanciata fra circa vent'anni. Si tratta però di un progetto così ambizioso da richiedere tecnologie avveniristiche, ancora in parte da dimostrare. Ed è per questo che nasce LISA Pathfinder.
 

Esa: partita la missione Lisa Pathfinder

Lancio riuscito della sonda dell'Esa Lisa Pathfinder, con il compito di aprire la strada alla costruzione di un osservatorio spaziale delle onde gravitazionali, che dovrebbe essere pienamente compiuto entro il 2034 con la missione e-Lisa. Il razzo Vega è partito alle 05,04, ora italiana, dalla base spaziale europea di Kourou (Guyana Francese) portando a sedici il numero di satelliti lanciati dal debutto nel 2012, costruiti negli stabilimenti Avio a Colleferro (Roma). Andrà a caccia di onde gravitazionali, teorizzate da Albert Einstein oltre un secolo fa ma mai rilevate direttamente. La sonda si stabilizzerà a circa 1.5 milioni di chilometri dal nostro pianeta, nel punto di Lagrange, dove si equilibra la gravità di sole e terra.

 

Un laboratorio in caduta libera. L'osservatorio LISA sarà costituito da tre navicelle spaziali, che formeranno un triangolo grande alcuni milioni di chilometri. La distanza fra le navicelle ai vertici del triangolo sarà monitorata con grande precisione grazie a un raggio laser, in modo da evidenziare la distorsione spaziale prodotta dal passaggio di un'onda gravitazionale. Per l'esattezza, si misurerà la distanza fra dei cubetti di metallo ospitati nel cuore di ciascun satellite. Tuttavia sarà necessario che questi cubi si muovano solo sotto l'azione della forza di gravità, e cioè in quella condizione che i fisici chiamano "caduta libera". Ogni piccola perturbazione, ad esempio il vento di radiazione proveniente dal Sole, può spostare i cubi e simulare l'effetto di un'onda gravitazionale.
Per questo motivo LISA Pathfinder, lanciata il 3 dicembe 2015, ospita al suo interno il LISA Technology Package, che contiene due cubi identici di oro e platino, pesanti quasi 2 kg e da 46 mm di lato. Grazie agli strumenti dell'LTP, è possibile misurare la posizione dei cubi e azionare dei microrazzi capaci di aggiustare la posizione del satellite e bilanciare i disturbi esterni. Sul satellite si trova anche il Disturbance Reduction
System, un sistema preparato dalla NASA, che fornisce un metodo alternativo per controllare la posizioe del satellite.

La partecipazione italiana. Grandissima soddisfazione anche in Italia per il successo di LISA Pathfinder. La missione vede infatti un forte contributo italiano tramite l'Asi, l'INFN, Istituto nazionale di fisica nucleare e l'Università di Trento dove lavora Stefano Vitale, responsabile del LISA Technology Package.  Importante anche il contributo di Leonardo-Finmeccanica e di Thales Alenia. In particolare, grazie al sistema di propulsione a gas freddo sviluppato da Leonardo, è possibile controllare posizione e orientamento del satellite, con grappoli di micromotori in grado di apportare correzioni infinitesime, così da simulare una condizione di assenza totale di disturbi. I sensori d'assetto digitali - Smart Sun Sensor (Sss) -, anch'essi realizzati da Leonardo, sono stati utilizzati invece durante il lancio, il trasferimento e le operazioni nell'orbita, mentre il pannello fotovoltaico, con i suoi 900 w di potenza e il 28% di efficienza (quasi il 50% in più di un pannello solare terrestre), fornisce l'alimentazione ai sistemi della sonda. Thales Alenia space ha fornito le apparecchiature del segmento di bordo e terrestre.  Al programma contribuisce anche Telespazio che ha supportato i servizi di lancio da Kourou, in Guyana francese, ha fornito sistemi software per il lanciatore e il segmento di terra della missione e supporta l'Esoc nelle operazioni spaziali. I sensori inerziali sono stati integrati in Italia ad opera della Compagna Generale per lo spazio.