LISA Pathfinder: de las ondas gravitacionales al polvo espacial

LISA Pathfinder, la misión de prueba de tecnología para un futuro detector de ondas gravitacionales, resulta ser un cazador de micrometeoroides sorprendentemente bueno.

Concepción artística de LISA Pathfinder en el espacio.

A veces, las misiones espaciales pueden tener sorprendentes beneficios secundarios. Poner cosas en el espacio es una tarea costosa y larga, y los científicos e investigadores tienden a buscar formas innovadoras para aprovechar al máximo las pocas misiones que lo hacen más allá de la fase de propuesta y fuera de la plataforma de lanzamiento. Ahora, la NASA está estudiando tal posibilidad: usar la misión LISA Pathfinder de la Agencia Espacial Europea para muestrear los micrometeoroides en el entorno espacial local de la nave.

"Hemos demostrado que tenemos una técnica novedosa y que funciona", dice Ira Thorpe (Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA) en un comunicado de prensa reciente. El siguiente paso es aplicar cuidadosamente esta técnica a todo nuestro conjunto de datos e interpretar los resultados.

LISA Pathfinder: Demostrador de ondas gravitacionales

LISA Pathfinder está diseñado no como una misión científica en sí, sino como un demostrador clave de tecnología para lo que eventualmente volará en la misión espacial de ondas gravitacionales a gran escala. A bordo del Pathfinder, dos cubos de 2 kg (4.4 lb) hechos de oro y platino flotan en caída libre, casi inmóviles entre sí.

En esta ilustración simbólica, eLISA (la Antena Espacial de Interferómetro Láser Evolucionado) mide pequeñas ondas en el espacio-tiempo desde una fusión de agujeros negros a miles de millones de años luz de distancia. eLISA consistirá en tres estaciones separadas por 5 millones de kilómetros, que seguirán a la Tierra en una órbita solar y estarán unidas por rayos láser que controlan los más mínimos cambios en sus separaciones.
NASA

Eventualmente, la misión eLISA (Antena espacial de interferometría láser evolucionada) empleará tres versiones de vuelo libre de LISA Pathfinder en una formación triangular, cada nave espacial a 5 millones de kilómetros de las otras dos. Toda la estructura más grande que la órbita de la Luna actuará como un interferómetro, detectando los movimientos más leves que hacen los cubos en respuesta a las ondas gravitacionales que pasan.

El experimento ya se ha desempeñado admirablemente durante su misión primaria de seis meses, demostrando una sensibilidad cinco veces mejor que la necesaria para una matriz eLISA a gran escala. Ahora, con la nave espacial todavía en buen estado, los investigadores están buscando darle una nueva asignación.

LISA Pathfinder: ¿Cazador de micrometeoroides?

LISA Pathfinder en el laboratorio.
ESA / CNES / Arianespace / S. Martin

El objetivo de LISA es mantener un ambiente "gravitacionalmente silencioso" para sus cubos de oro y platino, por lo que contrarresta cualquier fuerza opuesta. Como tal, toda la estructura exterior de LISA actúa como un escudo gigante de micrometeroides: cuando algo como el viento solar perturba la nave espacial, sus propulsores micro-newton disparan suavemente contra esa fuerza. Esto ayuda a que los cubos permanezcan en verdadera caída libre. Y, los investigadores se dieron cuenta recientemente, que los datos del propulsor también podrían servir como un registro para ayudar a caracterizar el entorno solar en términos de polvo y desechos espaciales.

`` Cada vez que el polvo microscópico golpea LISA Pathfinder, sus propulsores anulan la pequeña cantidad de impulso transferido a la nave espacial '', dice Diego Janches (Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA) en un comunicado de prensa reciente. Podemos darle la vuelta y usar los disparos del propulsor para aprender más sobre las partículas que impactan. El ruido de un equipo se convierte en datos de otro equipo.

Cuando LISA Pathfinder es golpeado por el polvo espacial, la nave espacial compensa con sus micro-propulsores ultra precisos.
ESA / NASA

Aunque pequeñas, estas pequeñas partículas realmente impactan a medida que avanzan a una velocidad de hasta 22, 000 mph (36, 000 kph), más de 10 veces más rápido que una bala. La NASA ha estudiado los impactos de los micrometeoroides antes con su Instalación de Exposición de Larga Duración (LDEF), que fue desplegada en abril de 1984 por el transbordador espacial Challenger y traída de vuelta a la Tierra por el transbordador espacial Columbia en enero de 1990. Los impactos de los micrometeoroides también han "arenado" las ventanas de los orbitadores del transbordador, y se han registrado pequeños impactos y rasgaduras en los paneles solares y el exterior de la Estación Espacial Internacional.

Pero la población de micrometeoroides cerca de la Tierra probablemente se ve reforzada por la influencia gravitacional del planeta mismo. LISA Pathfinder orbita a 1, 5 millones de kilómetros hacia el sol desde la Tierra, en el punto estable de L 1 Lagrangian. (Las misiones DSCOVR y el Observatorio Heliosférico Solar de la NASA también ocupan este punto, pero a una buena distancia unas de otras). Los investigadores esperan que lo que muestre LISA Pathfinder de su órbita sea más representativo del entorno del sistema solar interno, datos que son cruciales para futuras misiones., especialmente misiones tripuladas a Marte.

El nuevo propósito de LISA Pathfinder como un cazador de micrometeoroides muestra que a veces, el ruido de un investigador es información de otro.