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mercoledì 24 febbraio 2016

LISA Pathfinder, liberate le due masse di test all'interno del satellite Europeo


NEWS SPAZIO :- Continuiamo a parlare di onde gravitazionali. Adesso l'umanità è in grado di rilevarle direttamente e questa storica conquista apre una nuova modalità ulteriore di esplorare e studiare l'Universo. Scienza allo stato puro, come avevamo visto qualche giorno fa.

Andiamo a vedere oggi la missione Europea Lisa Pathfinder (SMART-2, Small Missions for Advanced Research in Technology 2), che ha come obiettivo dimostrare alcune tecnologie e sistemi critici per una futura missione ESA molto ambiziosa, eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna).

Al momento eLISA è pianificata per essere lanciata nel 2034 e sarà la prima missione a misurare le onde gravitazionali dallo spazio. eLISA sarà composta da una costellazione di tre satelliti in orbita intorno al Sole i quali viaggeranno in una formazione triangolare tra loro (posizionati cioè come i vertici di un triangolo), ad una distanza di 1 milione di km l'uno dall'altro.



Un interferometro laser verrà utilizzato per misurare con precisione la distanza tra i veicoli spaziali al fine di rilevare il passaggio di onde gravitazionali.
Andate a rivedere un po' di notizie sul funzionamento di un interferometro laser qui


Lisa Pathfinder è stata lanciata a bordo di un vettore Vega il 4 Dicembre scorso dallo spazioporto Europeo di Kourou (Gujana Francese) ed ha raggiunto il punto Lagrangiano L1 del sistema Terra-Sole il 22 Gennaio, ad 1,5 milioni di km dalla Terra.

In Lisa Pathfinder, il braccio che in eLISA sarà lungo 1 milione di km è stato ridotto ad una lunghezza di 38 cm, agli estremi del quale si trovano due masse di riferimento (test mass), due cubi di oro-platino (46 mm di lato) che serviranno sia come specchio per l'interferometro laser che come sistema inerziale di riferimento per il Drag Free Control System, un altro obiettivo della missione.

La notizia è che i due cubi sono stati rilasciati all'interno della loro camera di alloggiamento e sono a tutti gli effetti in caduta libera all'interno del veicolo spaziale. Il raggio laser  dell'interferometro sarà l'unica connessione tra loro.
Li vedete nell'immagine in cima al post.

Prima di oggi le due masse di test erano saldamente ancorate all'interno del loro contenitore per tutta la durata della preparazione della missione, lancio e viaggio verso L1.

Il 3 Febbraio le otto dita che tenevano ancorati ciascun cubo sono state retratte e l'apertura di una valvola ha eliminato nello spazio ogni residuo di gas presente nella camera. Ogni cubo rimaneva al centro della camera grazie a due bacchette che delicatamente lo spingevano in direzioni opposte.
Queste bacchette sono state finalmente tolte, con il risultato che i due cubi sono in volo libero all'interno della propria camera di alloggiamento senza alcun contatto meccanico con il veicolo spaziale (un po' come un astronauta all'interno della Stazione Spaziale Internazionale, il quale rispetto al modulo in cui si trova è a gravità zero e può rimanerne al centro senza toccare le pareti dello scafo).

Per qualche altro giorno i due cubi sono stati soggetti a piccole forze elettrostatiche per muoverli e per fargli seguire il movimento del veicolo spaziale, perturbato dalle forze esterne quali ad esempio la pressione della luce solare.

Da Lunedì 22 però LISA Pathfinder è stato attivato in modalità Scienza per la prima volta ed i cubi sono stati rilasciati e sono alla mercé della sola forza di gravità. LISA inizierà quindi a registrare ogni movimento tra le due masse di test dovuto a forze esterne. Micropropulsori effettueranno piccoli spostamenti per mantenere il veicolo spaziale centrato su di una massa.


In questo modo gli scienziati potranno nei mesi a seguire verificare con quanta accuratezza i due cubi possono essere mantenuti posizionali l'uno relativo all'altro, effettuando misurazioni con il laser che li collega. Tanto per dare un'idea delle grandezze in gioco, l'accuratezza richiesta è nell'ordine del milionesimo di milionesimo di metro.

Dopo i controlli finali LISA Pathfinder inizierà la missione scientifica il 1° di Marzo.

Stefano Vitale (Università di Trento, Principal Investigator del LISA Technology Package): "Rilasciare le masse di test di LISA Pathfinder è un altro passo in avanti nell'astronomia delle onde gravitazionali in questo mese memorabile: le masse di test sono, per la prima volta, sospese in orbita e soggette a misurazioni".
Nei prossimi mesi le attività di LISA Pathfinder saranno rivolte a verificare le condizioni fondamentali necessarie per realizzare un futuro osservatorio di onde gravitazionali nello spazio, mettere masse di test in caduta libera ad un livello di accuratezza mai raggiunto prima, isolando i due cubi da tutte le forze interne ed esterne ad eccezione di una: la gravità!

Ecco alcuni video ESA sulla missione







Enjoy!

Immagini, credit Credit ESA/ATG medialab.

Fonte dati, ESA.

2 commenti:

  1. L'attuale missione di LISA Pathfinder è proprio esclusivamente quella di verificare concretamente la fattibilità

    - con l'enorme precisione e stabilità operativa, necessaria a far funzionare il sistema di rilevamento nel lungo periodo -

    di quel passo successivo da fare mediante la missione eLisa prossima ventura composta dalla tripletta che dovrebbe fare le vere indagini sulle onde gravitazionali?

    È giusto?

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  2. È importante notare che anche le onde gravitazionali si manifestano con varie frequenze, un po' come il suono e le onde radio, ed ogni banda di frequenza ha bisogno di un rilevatore che sia capace di rilevare quella determinata banda di frequenze.
    E resta insensibile alle altre.
    Le frequenze dipendono principalmente dalla grandezza e massa del corpo che le emana o ad esempio dalle coppie di corpi in rotazione fra di loro.
    Due buchi neri supermassicci che sono in rotazione uno attorno all'altro creano onde gravitazionali di frequenza estremamente bassa.

    Ora un nuovo studio della North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) ha dimostrato che il tipo di onde gravitazionali a bassa frequenza potrebbe presto essere rivelabili con gli attuali radiotelescopi esistenti utilizzandoli in un modo particolare.
    Come?

    "Rilevarle sarà possibile se siamo in grado di monitorare un numero sufficientemente ampio di pulsar sparsi in tutto il cielo", ha detto Stephen Taylor, autore principale dello studio pubblicato questa settimana sulla rivista Astrophysical Journal Letters.

    La teoria generale della relatività di Einstein predice che le onde gravitazionali (le cosidette increspature nello spazio-tempo) provengono dall'accelerazione di oggetti super massicci.
    Onde gravitazionali con frequenze di Nanohertz (frequenze estremamente basse) vengono emesse da coppie di buchi neri supermassicci che orbitano tra loro. Ognuno di questi contiene vari milioni od anche 1 miliardo di volte più massa di quelli rilevati recentemente da LIGO.
    Ed ognuno di questi due buchi neri ha avuto origine nel centro di galassie separate e che poi col tempo sono colassate in buchi neri distanti.
    Essi lentamente tendono ad avvicinarsi ed eventualmente alla fine si fondono per creare un unico buco nero super massiccio ancor più grande.

    Prima che ciò accada, questi buchi neri orbitano appunto reciprocamente e spostando il tessuto dello spazio creano un debole segnale che viaggia verso l'esterno in tutte le direzioni, come un soffio vibrante in una ragnatela.
    Quando questa vibrazione passa la Terra, urta un po' il nostro pianeta, facendolo spostare di poco rispetto alle pulsar lontane.
    Questo spostamento si dovrebbe poter osservare usando come riferimento molte pulsar.
    Le onde gravitazionali formate dai buchi neri supermassicci binari impiegano mesi od anni per transitare completamente sulla Terra e quindi servono anni di osservazioni per poterle individuare.

    Una volta che questi buchi neri giganteschi arrivano ad essere molto vicini l'uno all'altro, le onde gravitazionali diventano troppo brevi per essere rilevate utilizzando le pulsar. Serve altro per poterlo fare.
    Proprio i nuovi interferometri laser spaziali come la futura tripletta di satelliti eLISA, potrebbe funzionare nella banda di frequenza necessaria a rilevare la firma di quei buchi neri supermassicci che si stanno avvicinando fino a fondersi.
    L'attuale missione LISA Pathfinder, che include un sistema propulsore di stabilizzazione gestito dal JPL, sta attualmente testando proprio le tecnologie necessarie per la futura missione eLISA.


    L'articolo continua con altre informazioni e lo si trova sul sito del JPL:
    http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=5505

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