Rappresentazione artistica di Lisa Pathfinder in viaggio verso il suo punto di osservazione. Crediti: Esa/C. Carreau
Lisa Pathfinder, il dimostratore tecnologico dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa), potrebbe tornare utile anche per mappare la distribuzione delle polveri di asteroidi e comete. Un team di ricercatori della Nasa ha proposto di utilizzare le incredibili capacità della sonda per tracciare le posizioni di queste piccole particelle, che sfrecciano per il sistema solare a grandi velocità, oltre i 35 mila km orari. Le nuove misure potrebbero aiutarci a comprendere meglio la fisica della formazione dei pianeti e i rischi di impatto per i veicoli spaziali attuali e del futuro.
«Abbiamo dimostrato che la nostra nuova tecnica può funzionare», dice Ira Thorpe del Goddard Space Flight Center della Nasa, che guida il gruppo di ricerca. «Il passo successivo è applicare con attenzione questa tecnica ai dati e interpretare i risultati».
L’obiettivo primario di Lisa Pathfinder è verificare che Lisa, la missione congiunta Nasa ed Esa, possa funzionare. Lisa costituirà il primo osservatorio spaziale per le onde gravitazionali e sarà composto da una costellazione di tre sonde poste a milioni di km di distanza tra loro, le cui posizioni reciproche saranno monitorate con grande accuratezza.
Quando Lisa Pathfinder riceve una pressione esterna, proveniente dal Sole o da impatti dovuti a grani di polvere, la navicella compensa automaticamente per ridurre al minimo gli spostamenti. Lo scorso anno, nei primi mesi di funzionamento, ha dimostrato di funzionare con una precisione cinque volte superiore rispetto ai requisiti della missione.
«Ogni volta che un grano di polvere colpisce Lisa Pathfinder, i suoi propulsori annullano la piccola quantità di moto trasferita alla navicella», spiega Diego Janches del Goddard Space Flight Center. «Possiamo convertire le informazioni raccolte per conoscere meglio le particelle che impattano sulla sonda. Quello che per un team è rumore, diventa dati per un altro».
Immagine artistica di un sistema planetario visto di taglio, con polveri e detriti in evidenza. Crediti: Image credit: Nasa-Jpl / Caltech / T. Pyle (Ssc)
Gran parte di ciò che sappiamo circa la polvere interplanetaria è limitato ai dintorni della Terra, ed è dovuto al lavoro della missione Long Duration Exposure Facility (Ldef) della Nasa, lanciata in orbita nel mese di aprile del 1984 dallo shuttle Challenger e recuperata dal Columbia nel 1990. Ldef ospitava diversi esperimenti, molti dei quali erano progettati per conoscere meglio l’ambiente dei meteoroidi e dei detriti nei pressi della Terra. Asteroidi e comete producono polveri con un’ampia gamma di masse e velocità, a seconda della loro composizione e delle orbite, dunque i risultati di Ldef non sono rappresentativi di tutto il sistema solare, ma solo della porzione di spazio nei dintorni terrestri.
«Le particelle piccole e più lente nei pressi di un pianeta sono più soggette alla forza di gravità del pianeta stesso», dice Janches. Per questo ci aspettiamo che i meteoroidi di piccola taglia osservati vicini alla Terra siano molto più numerosi rispetto a quanto misurato da Lisa Pathfinder, che si trova a circa 1.5 milioni di chilometri di distanza da noi.
Per estrapolare i dati relativi ai piccoli impatti, Tyson Littenberg del Marshall Space Flight Center della Nasa, ha adattato un algoritmo originariamente sviluppato per la ricerca di segnali di onde gravitazionali nei dati Ligo. «Funziona così: si parte dalla supposizione di come potrebbe apparire un segnale di nostro interesse, e poi studiamo come reagirebbero Ligo e Lisa Pathfinder se ne ricevessero uno simile», spiega Littenberg. «Nel caso di Ligo, immaginiamo la forma dell’onda gravitazionale, con i picchi e le valli. Per Lisa Pathfinder stiamo indovinando cosa succederebbe in caso di impatto».
Per ricostruire i segnali più probabili, il team ha sviluppato milioni di diversi scenari possibili, e li ha poi confrontati con ciò che la sonda rileva nella realtà. In risposta a un impatto, Lisa Pathfinder accende i propulsori per contrastare la spinta e impedire qualsiasi cambiamento di rotazione della navicella. Queste informazioni permettono ai ricercatori di ricostruire la posizione dell’impatto e la traiettoria originale dell’oggetto che ha colpito la sonda. In questo modo i ricercatori possono ricostruire i flussi di detriti, e magari associarli ad asteroidi o comete note.
«Si tratta di una bella collaborazione», racconta Paul McNamara, project scientist di Lisa Pathfinder alla sede dell’Esa di Noordwijk. «Sono dati che noi utilizziamo per fare misure scientifiche di altro tipo, e a partire da quelle altri ricercatori sono in grado di studiare le microparticelle che colpiscono il veicolo spaziale». La posizione così lontana, la sensibilità a particelle di piccola massa e la capacità di misurare con precisione l’impatto ricevuto fanno di Lisa Pathfinder uno strumento unico per lo studio dei micrometeoriti nel sistema solare interno.
«Questa è solo la prova che il concetto funziona, ma ci auguriamo di applicare questa tecnica con Lisa, l’osservatorio per onde gravitazionale che Esa e Nasa stanno progettando per il futuro», aggiunge Thorpe. «Con una costellazione di navicelle poste lungo orbite differenti e un tempo di osservazione molto più lungo la qualità dei dati dovrebbe migliorare sensibilmente».
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