sabato, Ottobre 16

La missione Lisa Pathfinder

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ISA Pathfinder, il cui lancio della missione pionieristica è previsto alla fine del 2015, metterà alla prova in volo il concetto di rivelazione di onde gravitazionali a bassa frequenza: due masse di prova in una caduta libera gravitazionale quasi perfetta, delle quali saranno controllate e misurate il movimento con una precisione senza precedenti. Userà sensori inerziali, un sistema di metrologia laser, con un sistema di controllo senza trascinamento e un sistema di micro-propulsione estremamente preciso.

Lo scopo della missione LISA Pathfinder è dimostrare, in un ambiente spaziale, che corpi in caduta libera seguono geodetiche (quindi linee rette in uno spazio curvo) nello spazio-tempo, seguendo due ordini di grandezza meglio di qualsiasi missione passata, presente o futura.

Tale missione spaziale deve dimostrare il controllo senza trascinamento e l’atteggiamento in una navicella spaziale con due masse di prova gratuite; il test di fattibilità di interferometria laser con risoluzione picometro a bassa frequenza, si avvicina al 10 -12 m Hz -1/2 nella banda di frequenze 1-30 mHz; testare la resistenza dei diversi strumenti e l’hardware in ambiente spaziale pur avendo un metodo scientifico completamente diverso di osservare l’Universo non basato sull’osservazione delle onde elettromagnetiche, come la luce visibile, raggi infrarossi, ultravioletti, la radio, i raggi X e raggi gamma. LISA Pathfinder aprirà la strada ad un metodo completamente diverso di osservare l’universo, ossia le onde gravitazionali di rilevamento. Questo permetterà astrofisici di affrontare alcune delle domande fondamentali sull’universo e, eventualmente, sollevarne di nuovi, come la natura dei buchi neri binari e le loro fusioni, i più potenti eventi nell’universo. La tecnologia necessaria per rilevare le onde gravitazionali nello spazio, increspature nello spazio-tempo previsto dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein, sarà testata per la prima volta.
Il rilevamento onde gravitazionali sarebbe lo stimolo a migliorare notevolmente la nostra conoscenza della relatività generale e consentirà agli scienziati di rilevare l’impatto degli eventi astronomici che si pensa per causare una distorsione minuscola sul tessuto dello spazio stesso e tale impatto non può essere adeguatamente verificato sulla terra. Questo è perché la gravità e l’ambiente terrestre sarebbero sopraffatte dai risultati del test: gli effetti sottili delle onde gravitazionali a bassa frequenza si rilevano con gli strumenti squisitamente precisi nello spazio. Si costruirà un sistema inerziale quasi esatto di riferimento in cui gli scienziati possono misurare la deformazione dello spazio-tempo, con un risultato molte più preciso rispetto  a quanto raggiunto prima per gettare le basi per i futuri test spaziali a carico della relatività generale.

Il sistema di controllo senza trascinamento LISA Pathfinder, costituito da un sensore inerziale, una serie di propulsori micro-Newton e un sistema di controllo, ha un sensore inerziale che monitora i piccoli movimenti in un cubo d’oro-platino di 46 millimetri: quando questa massa di prova si sposta dalla sua posizione di zero, viene inviato un segnale al sistema di controllo, utilizzato per comandare le microthrusters, che a loro volta consentono al veicolo di rimanere centrato sulla massa di prova. E’ la prima volta che l’ESA gestisce un veicolo spaziale con tali propulsori micro-newton, come unica propulsione.

Il sensore di movimento Lisa Technology Package (LTP) è il migliore mai volato nello spazio: sensibile a micro movimenti della massa di prova, rispetto al veicolo spaziale, piccolo come un milionesimo di millimetro (un nanometro, o 10 -9 m). Tuttavia, il movimento relativo delle due masse di prova all’interno della LTP può essere misurato, utilizzando ultra-preciso interferometria laser, ad una sconcertante un millesimo di milionesimo di millimetro (uno picometro, o 10 -12 m). L’LTP è stato sviluppato da istituti europei e dell’industria. Esso contiene due masse di prova identici nella forma di cubi 46 mm in oro-platino, ciascuna sospensione nel proprio contenitore sottovuoto. Essi simulano la disposizione di osservazione per la missione LISA, con la differenza che la distanza tra le masse di prova è ridotto da 5 milioni a 38 chilometri cm.

Il sistema di riduzione Disturbance (DRS) è stato fornito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA in California. Esso comprende una serie di microthrusters per controllare la posizione della sonda a meno di un milionesimo di millimetro.

La sonda sarà lanciata da un razzo Vega dalla base di Kourou, nella Guyana francese, e verrà inserito in un parcheggio leggermente ellittica dell’orbita. Da lì, si utilizzerà il proprio modulo di propulsione per raggiungere la sua orbita operativa finale, di 500 000 km da 800 000 km alone orbita intorno al primo punto Sole-Terra di Lagrange, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra. Dopo aver eseguito l’ultimo trasferimento di ustione, e la salute della navicella è accertata, il modulo di propulsione sarà sganciato.

La fase operativa di LISA Pathfinder durerà sei mesi, ripartito tra 90 giorni e 60 giorni LTP DRS, e 30 giorni di operazioni congiunte. L’esperimento DRS verrà utilizzato il sensore europea LTP per le sue misurazioni. La missione in sé potrebbe essere estesa a un anno. La missione LISA Pathfinder è stato approvata dal comitato del programma Scienza dell’ESA nel novembre 2000. E’ stato riconfermato dallo stesso ente e dal Consiglio dell’ESA nel maggio 2002, nell’ambito del nuovo programma scientifico ‘Cosmic Vision’ dell’ESA.

Il nome LISA è originaria Laser Interferometer Spazio Antenna, un concetto in precedenza per un osservatorio Spaceborne di onde gravitazionali, e ora usato per descrivere una classe di missioni basate sul concetto originale LISA. LISA Pathfinder metterà alla prova la tecnologia chiave per le future missioni spaziali LISA-like per studiare l’Universo gravitazionale.

(tratto dalla sezione Audiovisual Services della Commissione Europea)

 

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