LISA Pathfinder, une mission dirigée par l’ESA (l’Agence spatiale européenne) avec des contributions de la NASA, a démontré avec succès les technologies critiques nécessaires pour construire un observatoire spatial pour détecter les ondulations dans l’espace-temps appelé ondes gravitationnelles. Maintenant, une équipe de scientifiques de la NASA espère profiter de la sensibilité record du vaisseau spatial pour tracer la distribution de petites particules de poussière versées par les astéroïdes et les comètes loin de la Terre.
La plupart de ces particules ont des masses mesurées en microgrammes, semblables à un petit grain de sable. Mais avec des vitesses supérieures à 22 000 mille à l’heure (36 000 km / h), même les micrométéorides forment un poinçon. Les nouvelles mesures pourraient aider à affiner les modèles de poussière utilisés par les chercheurs dans une variété d’études, de la compréhension de la physique de la formation de la planète à l’estimation des risques d’impact pour les engins spatiaux actuels et futurs.
« Nous avons montré que nous avons une technique novatrice et que cela fonctionne », a déclaré Ira Thorpe, qui dirige l’équipe du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. « L’étape suivante consiste à appliquer cette technique à notre ensemble de données et à interpréter les résultats. »
Le but principal de la mission était de tester à quel point les engins spatiaux pouvaient voler en formation avec une paire identique de cubes d’or et de platine de 1,8 pouce (46 millimètres) flottant à l’intérieur. Les cubes sont des masses d’essai destinées à être en chute libre et à répondre uniquement à la gravité.
L’engin spatial sert de bouclier pour protéger les masses d’essai des forces extérieures. Lorsque LISA Pathfinder répond à la pression de la lumière du soleil et des impacts microscopiques de la poussière, le vaisseau spatial compense automatiquement en tirant de petites poussées de ses propulseurs de micro-ondes pour éviter que les masses d’essai ne soient perturbées.
Les scientifiques appellent ce vol sans traînée. Au cours de ses deux premiers mois d’exploitation au début de 2016, LISA Pathfinder a démontré le processus avec une précision cinq fois meilleure que ses exigences de mission, ce qui en fait l’instrument le plus sensible pour mesurer l’accélération encore volé. Il a maintenant atteint le niveau de sensibilité nécessaire pour construire un observatoire de vague gravitationnelle multi-satellites.
« Chaque fois que la poussière microscopique frappe LISA Pathfinder, ses propulseurs annulent la faible quantité d’impulsion transférée à l’engin spatial », a déclaré Diego Janches, le co-enquêteur Goddard. « Nous pouvons tourner cela et utiliser les essais de propulsion pour en savoir plus sur les particules touchantes. Le bruit d’une équipe devient la donnée d’une autre équipe ».
Une grande partie de ce que nous savons à propos de la poussière interplanétaire est limitée au quartier de la Terre, grâce en grande partie à la station d’exposition longue durée de la NASA (LDEF). Lancé en orbite terrestre par la navette spatiale Challenger en avril 1984 et récupéré par la navette spatiale Columbia en janvier 1990, LDEF a accueilli des dizaines d’expériences, dont beaucoup ont été conçus pour mieux comprendre l’environnement des météorites et des débris orbitaux.
Les différentes compositions, orbites et histoires de différents astéroïdes et comètes produisent naturellement de la poussière avec une gamme de masses et de vitesses. Les scientifiques soupçonnent que les particules les plus petites et les plus lentes sont améliorées dans le voisinage de la Terre, de sorte que les résultats de LDEF ne sont pas représentatifs du système solaire plus large.
« Les petites particules lentes situées près d’une planète sont les plus sensibles à la traction gravitationnelle de la planète, que nous appelons la focalisation gravitationnelle », a déclaré Janches. Cela signifie que le flux de micrométéoroutes à proximité de la Terre devrait être beaucoup plus élevé que celui expérimenté par LISA Pathfinder, situé à environ 930 000 milles (1,5 million de kilomètres) plus proche du soleil.
Pour trouver les impacts, Tyson Littenberg au Centre de vol spatial Marshall de la NASA à Huntsville, en Alabama, a adapté un algorithme qu’il a développé à l’origine pour rechercher des ondes gravitationnelles dans les données des détecteurs terrestres de l’Observateur d’ondes gravitationnelles à laser (LIGO) À Livingston, en Louisiane et à Hanford, à Washington. En fait, c’était l’un des nombreux algorithmes qui ont joué un rôle dans la découverte des ondes gravitationnelles par LIGO, annoncé en février 2016.
« La façon dont cela fonctionne, c’est que nous pensons à ce que le signal pourrait ressembler, puis étudiez comment LIGO ou LISA Pathfinder réagiraient si cette estimation était vraie », a expliqué Littenberg. « Pour LIGO, nous pensons à la forme d’onde, aux pics et aux vallées de la vague gravitationnelle. Pour LISA Pathfinder, nous devinons un impact. »
Pour tracer la probabilité de sources probables, l’équipe génère des millions de scénarios différents décrivant ce que la source pourrait être et les compare à ce que l’engin spatial détecte réellement.
En réponse à un impact, LISA Pathfinder déclenche ses propulseurs pour contrer à la fois la «poussée» de la grève et toute modification du spin de l’engin spatial. Ensemble, ces quantités permettent aux chercheurs de déterminer l’emplacement de l’impact sur le vaisseau spatial et de reconstruire la trajectoire originale du micrométéorème. Cela peut permettre à l’équipe d’identifier les flux de débris individuels et peut-être de les relier à des astéroïdes connus et des comètes.
«C’est une très bonne collaboration», a déclaré Paul McNamara, le scientifique du projet LISA Pathfinder à la Direction des sciences de l’ESA à Noordwijk, aux Pays-Bas. « Ce sont des données que nous utilisons pour effectuer nos mesures scientifiques, et, en tant que dérive, Ira et son équipe peuvent nous parler de microparticules frappant le vaisseau spatial ».
Son emplacement éloigné, sa sensibilité aux particules à faible masse et sa capacité à mesurer la taille et la direction des particules impactantes font de LISA Pathfinder un instrument unique pour étudier la population de micrométéorides dans le système solaire interne. Mais ce n’est que le début.
« Ceci est une preuve de concept, mais nous espérons pouvoir répéter cette technique avec un observatoire vague gravitationnel complet que l’ESA et la NASA étudient actuellement pour l’avenir », a déclaré Thorpe. « Avec plusieurs engins spatiaux dans différentes orbites et un temps d’observation beaucoup plus long, la qualité des données devrait vraiment s’améliorer ».
LISA Pathfinder est géré par ESA et comprend les contributions de la NASA Goddard et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie. La mission a été lancée le 3 décembre 2015 et a commencé en orbite autour d’un point appelé Terre-Soleil L1, à environ 930 000 milles (1,5 million de km) de Terre sous la direction du soleil, fin janvier 2016.
LISA représente l’Antenne spatiale à interféromètre laser, un concept d’observation de la vague gravitationnelle spatiale qui a été étudié en détail par la NASA et l’ESA. C’est un concept à explorer pour la troisième grande mission du Plan de vision cosmique de l’ESA, qui vise à lancer un observatoire de vague gravitationnelle en 2034.
La Source: http://bit.ly/2pVevXl
