A sei mesi dall’inizio della missione la sonda LISA (Laser Interferometer Space Antenna) Pathfinder, partita da Kourou a bordo di un lanciatore Vega, il 3 dicembre scorso, ha raggiunto il suo obiettivo. La sonda, realizzata dall’ESA con il contributo dell’Agenzia spaziale italiana, dell’Istituto nazionale di Fisica nucleare e dell’Università di Trento, ha dimostrato la fattibilità tecnologica della costruzione di un osservatorio spaziale per onde gravitazionali.

Le attività scientifiche iniziate a marzo hanno dimostrato che le due masse di prova a bordo della navicella sono “in caduta libera nello spazio sotto l’azione della sola gravità, del tutto indisturbate da altre forze esterne, immobili l’una rispetto all’altra”. Fa sapere Asi. “L’esperimento LISA  è un nuovo messaggero che ci porterà notizie importanti sui meccanismi che regolano la vita dell’Universo come le onde gravitazionali – ha dichiarato il presidente Asi, Roberto Battiston – E’ un’indagine tanto più importante dopo che le collaborazioni scientifiche LIGO e VIRGO ne hanno confermato l’esistenza. Ora resta da capire come la parte oscura dell’Universo agisca sugli effetti gravitazionali. E’ una grande sfida per l’astrofisica e il sistema dello spazio italiani che ancora una volta si confermano ai massimi livelli. LISA ci indica che lo studio dell’Universo avverrà sempre di più con esperimenti nello spazio profondo, ed è un motivo in più per accelerare il lancio del prossimo satellite della costellazione e-LISA”.

“È un risultato tecnologico straordinario – sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’INFN – e assieme al fondamentale risultato scientifico della scoperta delle onde gravitazionali, annunciato dalle collaborazioni LIGO e VIRGO solo pochi mesi fa, apre la strada a un modo completamente nuovo di studiare il nostro universo, l’astronomia gravitazionale, che ci spalanca nuovi orizzonti esplorativi. E l’Italia sta dando un contributo fondamentale al raggiungimento di questi risultati”.

La sonda LISA Pathfinder è stata progettata proprio per testare le tecnologie necessarie a costruire un osservatorio spaziale per le onde gravitazionali. In particolare al suo interno sono state poste due masse di prova identiche (due cubi di oro-platino di 2 kg ciascuna e di lato 46 mm) a una distanza di 38 cm, circondate da un vettore spaziale, che ha il compito di schermare i cubi dalle influenze esterne e che aggiusta la sua posizione continuamente per evitare di toccarle. L’aspetto cruciale dell’esperimento infatti è aver posto le masse in caduta libera, monitorando che si muovano sotto l’effetto della sola gravità, poiché anche nello spazio diverse forze – come il vento solare o la pressione di radiazione della luce solare – disturbano le masse di prova e la navicella.

L’obiettivo della sonda è stato raggiunto con una precisione cinque volte maggiore di quella richiesta in fase di progetto. In un articolo pubblicato oggi da Physical Review Letters, il team scientifico mostra che l’accelerazione relativa tra le due masse di prova è più piccola di dieci milionesimi di un miliardesimo (10-14) dell’accelerazione di gravità sulla Terra. Il successo straordinario ottenuto dalle tecnologie-chiave della missione apre le porte allo sviluppo di un grande osservatorio spaziale, capace di rivelare le onde gravitazionali di bassa frequenza, tra 0,1 mHz e 1 Hz, emesse da un ampio spettro di esotici oggetti astronomici. L’osservatorio eLISA (Laser Interferometer Space Antenna), già nel programma delle future grandi missione ESA, sarà composto da tre masse di prova analoghe a quelle testate da LISA Pathfinder, ma tenute a 1 milione di chilometri l’una dall’altra e connesse da un raggio laser, che ne misura la distanza relativa. Il triangolo costituito dalle tre masse si muoverà lungo un’orbita attorno al Sole, viaggiando a 50 milioni di chilometri dalla Terra.

Anche il contributo industriale dell’Italia a questa missione è stato importante. Grazie all’innovativo sistema di propulsione a gas freddo sviluppato da Leonardo-Finmeccanica, ESA è in grado di controllare l’orientamento e la posizione nello spazio della sonda 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. Inoltre, Thales Alenia Space ha fornito al prime contractor del satellite, Airbus Defence and Space, apparecchiature del segmento di bordo e terrestre. In particolare, la società ha realizzato il trasponditore per telemetria, traiettografia e comando (TT&C) in banda X, che agisce come unica interfaccia tra la sonda e la stazione di terra, e ha curato la simulazione e il collaudo dei sistemi di alimentazione.

Al programma contribuisce anche Telespazio, che ha supportato i servizi di lancio da Kourou, ha fornito sistemi software per il lanciatore e il segmento di terra della missione e supporta l’ESOC nelle operazioni spaziali. “Siamo orgogliosi di contribuire al successo di una missione ambiziosa, che, aprendo la strada alla costruzione di un osservatorio spaziale per le onde gravitazionali, porterà ad una nuova fase della conoscenza umana e permetterà di sviluppare tecnologie per una migliore qualità della vita sulla terra”. Ha dichiarato Luigi Pasquali, direttore del settore spazio di Leonardo-Finmeccanica, in occasione della presentazione dei primi risultati della missione, avvenuta quest’oggi.