Resumen de la misión LISA Pathfinder
Misión
LISA Pathfinder pondrá a prueba las tecnologías necesarias para detectar las ondas gravitatorias de baja frecuencia en el espacio, tratando de mantener dos masas en unas condiciones casi perfectas de caída libre. Para ello, el satélite tendrá que monitorizar y adaptarse a sus desplazamientos con una precisión asombrosa, utilizando sensores inerciales, un conjunto de micro-motores y unos avanzados sistemas de metrología láser y de control de la caída libre.
El lanzamiento de LISA Pathfinder está previsto para finales de 2015.
Objetivos
El principal objetivo de la misión LISA Pathfinder es demostrar que los cuerpos en caída libre siguen trayectorias geodésicas – el equivalente a la línea recta en un espacio curvilíneo – a través del espacio-tiempo, con un nivel de precisión dos órdenes de magnitud superior al de cualquier otra misión. En particular, LISA Pathfinder tendrá que:
- Demostrar el control de actitud y de la caída libre de un satélite con dos masas libres,
- Probar la viabilidad de la interferometría láser con una resolución picométrica en las bajas frecuencias, aproximándose a los 10-12 m Hz-1/2 en la banda de los 1-30 mHz,
- Probar cómo soportan sus instrumentos y componentes las duras condiciones del entorno espacial.
¿Qué la hace tan especial?
Una nueva forma de observar el Universo
Prácticamente todo lo que sabemos del Universo lo hemos descubierto a través de la observación de las ondas electromagnéticas, tales como la luz visible, infrarroja o ultravioleta y los rayos X y gamma. LISA Pathfinder preparará el camino para estudiar el cosmos de una forma completamente diferente: a través de las ondas gravitatorias. Esto permitirá abordar muchas cuestiones fundamentales de la astrofísica, y posiblemente planteará nuevas incógnitas. Esta misión nos ayudará a comprender mejor la naturaleza de los agujeros negros binarios y estudiar su fusión, uno de los fenómenos más energéticos del Universo.
Detectar ondas gravitatorias en el espacio por primera vez
LISA Pathfinder probará por primera vez la tecnología necesaria para detectar ondas gravitatorias en el espacio.
Las ondas gravitatorias son perturbaciones en el espacio-tiempo descritas por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Detectar estas ondas de forma directa nos ayudaría a comprender mejor la relatividad general y nos permitiría estudiar los fenómenos astronómicos capaces de distorsionar el mismísimo tejido espacio-temporal.
Una misión que sólo se puede llevar a cabo en el espacio
LISA Pathfinder es una misión pionera en muchos aspectos. No sólo transporta una tecnología completamente innovadora: su misión no se podría llevar a cabo en la Tierra, ya que la gravedad y otras fuentes de interferencias silenciarían los datos que está buscando. Los efectos tan sutiles de las ondas gravitatorias de baja frecuencia sólo se pueden detectar en el espacio con unos instrumentos de una precisión exquisita.
Un nivel de precisión sin precedentes
Para ello, LISA Pathfinder creará un sistema de referencia inercial prácticamente perfecto, en el que se podrán medir las distorsiones del espacio-tiempo con una precisión muy superior a la de cualquier otro experimento. Esta hazaña sentará las bases para realizar futuros experimentos relativistas en el espacio.
Un sistema pionero de micro-propulsión eléctrica
El sistema de control de la caída libre de LISA Pathfinder está compuesto por un sensor inercial, un conjunto de micro-motores y un avanzado sistema de control. El sensor inercial monitorizará los minúsculos desplazamientos de un cubo de 46 milímetros de lado de una aleación de oro y platino. Cuando esta masa se aparte de su posición neutra, el sistema de control utilizará los micro-motores para mantener al satélite centrado sobre ella. Esta será la primera vez que la ESA opere un satélite con unos motores tan pequeños como único sistema de propulsión.
El sensor de movimiento del LTP – el mejor jamás lanzado
El sensor del Paquete Tecnológico LISA (LTP) es capaz de detectar los más leves desplazamientos de la masa de pruebas con respecto al satélite, con una precisión de una millonésima de milímetro (un nanómetro, o 10-9 metros). Sin embargo, el sistema también utilizará técnicas de interferometría láser para medir el movimiento relativo de las dos masas alojadas en el interior del LTP, alcanzando una asombrosa precisión de una milmillonésima de milímetro (un picómetro, o 10-12 metros).
El satélite
LISA Pathfinder transporta dos avanzados instrumentos. El LTP ha sido desarrollado por un consorcio de empresas y centros de investigación europeos. En su interior viajan dos cubos idénticos de 46 milímetros de lado, de una aleación de oro y platino, suspendidos en unas carcasas al vacío. Estas masas simulan la disposición de la futura misión LISA, con la diferencia de que la distancia entre las dos masas se ha reducido de los 5 millones de kilómetros a 38 centímetros.
El Sistema de Reducción de Perturbaciones (DRS) ha sido desarrollado por el laboratorio JPL de la NASA en California. Este instrumento cuenta con una serie de micro-motores que ajustarán la posición del satélite con una precisión de una millonésima de milímetro.
El viaje
LISA Pathfinder se lanzará a finales de 2015 a bordo de un vehículo Vega que partirá desde Kourou, Guayana Francesa. El lanzador lo dejará en una órbita de estacionamiento ligeramente elíptica desde la que el satélite utilizará su propio módulo de propulsión para viajar hasta su posición definitiva, en una órbita ‘halo’ de 500.000 km por 800.000 km alrededor del primer punto de Lagrange del sistema Sol-Tierra, a 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta. Tras realizar la última maniobra de transferencia orbital, el módulo de propulsión se separará para no perturbar el movimiento del satélite.
Las operaciones de LISA Pathfinder durarán un mínimo de seis meses, repartidos en 90 días para LTP, 60 días para DRS y 30 días de operaciones conjuntas. El instrumento DRS utilizará los datos recogidos por los sensores de LTP. La duración de la misión se podría extender hasta un año.
Historia
La misión LISA Pathfinder fue aprobada por el Comité para el Programa Científico de la ESA en noviembre del año 2000. La decisión fue ratificada por este mismo comité y por el Consejo de la ESA en mayo de 2002, pasando a formar parte del nuevo programa científico ‘Cosmic Vision’ de la ESA.
El nombre de LISA hace referencia a la Antena Espacial por Interferometría Láser, un primer concepto de un observatorio espacial de ondas gravitatorias, que ahora se utiliza para describir toda una clase de misiones basadas en la idea original. LISA Pathfinder probará las tecnologías clave que utilizarán las futuras misiones de clase LISA para estudiar el Universo gravitatorio.
