LISA Pathfinder: le masse di prova sono in caduta libera

Lunedì 22 febbraio, i due cubi di prova dell'esperimento LISA Technology Package (LTP) sono stati rilasciati ed ora sono liberi di fluttuare nello spazio, sotto l'effetto della sola gravità. Dopo la sensazionale scoperta degli osservatori LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), questa è un'altra pietra miliare verso la dimostrazione di tecnologie per l'osservazione delle onde gravitazionali.

Dopo il lancio del 3 dicembre 2015 e sei accensioni dei motori per innalzare l'orbita, Lisa Pathfinder ha raggiunto il posto di lavoro, il punto di Lagrange L1 del sistema Sole-Terra, nel mese di gennaio. Da allora, il team ha iniziato a testare tutti i sistemi.
Una delle operazioni più delicate era proprio il rilascio delle due masse di prova, i due cubi di oro e platino di 46 millimetri che devono restare in caduta libera nello spazio con una precisione senza precedenti.

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Nella configurazione operativa, i due cubi fluttuano in due contenitori sottovuoto ad una distanza di 38 centimetri l'uno dall'altro; i sensori inerziali sensibili a movimenti di un milionesimo di millimetro (un nanometro) ed il sistema di micro-propulsori annullano l'effetto di qualsiasi forza esterna, mentre ogni altro debole movimento viene misurato da un interferometro laser sensibile a variazioni picometriche (cioè nell'ordine di un millesimo di un milionesimo di millimetro).

LISA Pathfinder - rappresentazione della sezione scientifica con le due masse di prova e l'interferometro laser.
Credit: ESA

Il 3 febbraio era stata eseguita la prima fase della procedura, ossia erano sate rimosse le "dita" meccaniche che bloccavano i cubi sugli spigoli.
" Durante le settimane a Terra, durante il lancio e la fase di crociera ogni cubo era bloccato con otto fermi meccanici, uno per ogni spigolo", aveva spiegato nel report César García Marirrodriga, responsabile del progetto LISA Pathfinder all'ESA.
" Oggi abbiamo lasciato la presa con successo, affidando i cubi al Grabbing, Positioning and Release Mechanism (GPRM), due elementi meccanici aggiuntivi che tengono dolcemente le facce opposte di ogni cubo".

La rimozione dei GPRM è stata una bella sfida.
Una volta liberati completamente, i due cubi distano solo 4 millimetri dalle pareti dei rispettivi alloggiamenti e per posizionarli correttamente, il meccanismo deve rilasciarli con una precisione di circa 200 micron rispetto al centro geometrico in tutte e tre le direzioni. Inoltre, per evitare che tocchino le pareti durante la fase di sblocco, dovevano essere sganciati ad una velocità inferiore a 5 micron al secondo, pari al 18 millimetri all'ora, il che significa che avrebbero impiegato circa un quarto d'ora per coprire la distanza che li separa dalle pareti del contenitore.

Le aste del GPRM sono state ritirate dalla prima massa di prova il 15 febbraio e il giorno seguente per l'altro cubo, tra l'entusiasmo del team.
Nei giorni seguenti il movimento dei cubi è stato controllato applicando piccole forze elettrostatiche per assecondare i movimenti della sonda nello spazio, disturbati da forze esterne come la pressione dalla luce solare. Poi, le due masse sono state allineate con i raggi laser dell'interferometro.
Dopo aver verificato che tutto funzionava come previsto, il 19 febbraio l'intensità delle forze elettrostatiche è stata gradualmente ridotta, fino ad essere esclusa del tutto per un breve test di movimento senza alcuna resistenza.
Infine, il 22 febbraio i due cubi sono stati lasciati completamente liberi di muoversi sotto l'effetto della sola gravità.

Il 23 febbraio LISA Pathfinder è entrata nella modalità oeprativa, pronta per iniziare ufficialmente la missione scientifica il 1 marzo.

Press release: -
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Freefall_achieved_on_LISA_Pathfinder