LISA, la missió per observar ones gravitacionals a l’espai, passa a la fase de disseny

LISA serà el primer observatori d’ones gravitacionals a l’espai, el què permetrà detectar fenòmens que no es poden observar desde la Terra

L’IEEC lidera la contribució espanyola a la missió i ha sigut part activa d’aquesta revisió a través d’investigadors de l'Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), el Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai (CTE) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i l’Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB)

L'Agència Espacial Europea (ESA) vol fer volar el primer observatori espacial dedicat a l’estudi de les ones gravitacionals: la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna). El passat mes de desembre, LISA va aconseguir deixar enrere la Fase A (primera etapa en el cicle de vida d’una missió). En ella, es va avaluar la viabilitat de la missió i s’han començat a desenvolupar els primers dissenys i les primeres tecnologies. La Fase A va finalitzar amb una completa revisió, en la què un equip d’experts de l’ESA no va identificar cap fallada crítica.
 
Així, LISA ha assolit amb èxit una maduresa suficient per passar a la Fase B1, en la què es perfeccionarà la missió, es desenvoluparà tota la seva tecnologia, s'escolliran els dissenys finals i s'establiran acords internacionals.
 
L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) lidera la contribució espanyola a la missió, centrada en el Subsistema de Dades i Diagnòstic (DDS, Data and Diagnostics Subsystem), i va ser part activa de la revisió duta a terme per l’ESA, aportant un conjunt de documentació que descriu els requirements i les interfícies del DDS, juntament amb l’empresa SENER-Aeroespacial, a més de participar en la revisió dels altres subsistemes. La contribució espanyola es considera una de les quatre contribucions majors, juntament amb la liderada per Itàlia (Gravitational Reference Sensor), Alemania (Interferometric Detection System) i França (Instrument Testing – GSE).

L’IEEC participa a la missió a través d’investigadors a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), al Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai (CTE) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) i a l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB).

LISA, composta per tres sondes espacials que volaran en una formació triangular de 2,5 milions de quilòmetres de costat (unes 3 vegades la distància entre la Terra i la Lluna), permetrà detectar el pas d’ones gravitacionals. Les ones gravitacionals són ondulacions en el teixit de l'espai-temps emeses durant els esdeveniments més potents de l'Univers, com poden ser parells de forats negres supermassius que xoquen i es fusionen o episodis que van tenir lloc poc després del Big Bang.
 
Aquest tipus de successos produeixen unes ones de molt baixa freqüència, amb períodes tan llargs que només es poden detectar mitjançant un observatori ubicat a l’espai, que abasti milions de quilòmetres. La distància entre les naus de LISA es mesurarà mitjançant interferòmetres làser que assoliran la precisió necessària per a detectar les petites oscil·lacions produïdes a la longitud dels seus braços interferomètrics.

«El nostre subsistema ha evolucionat força durant aquesta primera fase fins a arribar a una versió ja més consolidada que ens permetrà entrar en un disseny més detallat», comenta l’investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC Miquel Nofrarias. LISA és un projecte que es va aprovar com a missió dins del programa científic de l’ESA l’any 2017, però que ja d’abans tenia una llarga història de més de quatre dècades. «Aquest pas és un fita realment important per a la comunitat i un pas vital per tenir, finalment, un observatori d’ones gravitacionals a l’espai!», afegeix Nofrarias.

«La transició a la Fase B1 treu la missió dels estudis conceptuals i marca una fita important per als científics i els enginyers implicats», comenta Martin Gehler, director d’estudis de LISA a l'ESA. «Després d'un llarg viatge, començant amb els primers esbossos a la dècada de 1980, ara sabem que estem en el bon camí i que tenim un pla factible per a la consecució de la missió».

Es preveu que la següent fita important sigui al 2023, quan tindrà lloc la revisió de requirements dels subsistemes, l’últim pas de la fase de disseny. Si es supera satisfactòriament, LISA entraria en la fase d’implementació industrial, prevista cap al 2024-2025. 
 
El llançament de LISA  tindrà lloc, previsiblement, a mitjans de la dècada de 2030. El pla és que LISA treballi juntament amb la propera missió de l'ESA Athena, que observarà l'emissió de raigs X procedent del xoc entre forats negres.
 

LISA Pathfinder

Llançada el 3 de desembre de 2015 i donada per conclosa l’any 2017, LISA Pathfinder fou una missió de l’ESA amb càrrega útil de la NASA que va obrir el camí a la futura missió LISA provant amb èxit el hardware a l’espai. LISA Pathfinder va demostrar que és possible col·locar i mantenir masses de prova en caiguda lliure amb un nivell de precisió sorprenent, i que els sofisticats dispositius de mesura necessaris per a LISA complien tots els requisits.

Els investigadors de l’IEEC a l’ICE-CSIC i CTE (UPC) també van liderar la contribució espanyola a la missió LISA Pathfinder. Dirigida pel difunt Professor Alberto Lobo, pioner en el camp de la detecció d'ones gravitacionals a Espanya, la contribució espanyola va començar el 2004 i consistia, també, en el subministrament del Subsistema de Dades i Diagnòstic (DDS, Data and Diagnostics Subsystem), que incloïa l'ordinador de control de la càrrega útil —també conegut com a Unitat de Gestió de Dades (DMU, Data Management Unit)—, així com un conjunt de sensors i actuadors d'alta precisió i alta estabilitat per monitoritzar l'entorn de les masses de prova a LISA Pathfinder, els Elements de Diagnòstic (ITs, Diagnostic Items).

Nota de premsa elaborada a partir de la nota de premsa publicada per l’ESA ‘LISA mission moves to final design phase’.

Imatge principal

LISA i la Terra
Peu d’imatge: recreació artística de les 3 sondes que conformaran la missió LISA amb l’objectiu de detectar les ones gravitacionals procedents dels fenòmens més potents de l’Univers.
Crèdit: NASA/JPL-Caltech/NASAEA/ESA/CXC/STScl/GSFCSVS/S.Barke (CC BY 4.0).

Enllaços

– IEEC
– ICE
– CTE
– ICCUB
– LISA
 
Més informació

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia.  Com a resultat de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.
   
L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat científica ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat científica CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat científica CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat científica ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).

Contactes

Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Ana Montaner i Rosa Rodríguez
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat 

Autors Principals a l’IEEC
Barcelona, Espanya

Miquel Nofrarias
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Correu electrònic: nofrarias@ieec.cat, nofrarias@ice.cat

Carlos F. Sopuerta
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Correu electrònic: sopuerta@ieec.cat, sopuerta@ice.cat