Rivista di informazione del Dipartimento di Ingegneria Industriale
Università di Trento
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L’astrofisica sta per entrare in una nuova era grazie a LISA (Laser Interferometer Space Antenna), una missione congiunta ESA-NASA che promette di rivoluzionare la nostra comprensione dell’Universo. Questa missione spaziale pionieristica è progettata per rilevare onde gravitazionali che sfuggono agli strumenti terrestri, aprendo nuove frontiere nell’esplorazione cosmica, ed è parte della ricerca del Professor Daniele Bortoluzzi, del Dipartimento di Ingegneria Industriale.
Le onde gravitazionali, previste da Einstein nella sua teoria della relatività generale, sono perturbazioni dello spazio-tempo generate da eventi cosmici cataclismici come la fusione di buchi neri e stelle di neutroni. Fino a pochi anni fa, questi fenomeni erano irraggiungibili per la scienza. Tuttavia, con l’avvento di osservatori terrestri come LIGO e VIRGO, abbiamo cominciato a percepire queste “increspature” cosmiche. Ora, LISA promette di estendere questa capacità osservativa, andando oltre i limiti degli strumenti terrestri.
LISA sarà costituita da tre satelliti posizionati in un’orbita attorno al Sole, con ciascuno che ospita due masse di riferimento in volo libero. Questi satelliti saranno distanziati 2 milioni di chilometri l’uno dall’altro. Quando un’onda gravitazionale attraversa l’area tra i satelliti, provoca piccole variazioni nella distanza tra le masse di riferimento, variazioni che saranno misurate con estrema precisione tramite raggi laser.
Il cuore tecnologico della missione risiede nei sei Sensori di Riferimento Gravitazionale (GRS), che contengono le masse di riferimento e minimizzano i disturbi sulla loro traiettoria. Questi sensori sono stati testati con successo nella missione ESA di dimostrazione tecnologica LISA Pathfinder (2015-2017). LISA Pathfinder è stata realizzata con il contributo scientifico e tecnologico dell’Università di Trento (Dipartimento di Fisica, Dipartimento di Ingegneria Industriale) e TIFPA, su finanziamento ASI e con partner industriale OHB Italia.
La realizzazione di LISA comporta sfide ingegneristiche notevoli. Uno degli aspetti più complessi riguarda il meccanismo di rilascio delle masse di prova. Durante il lancio del satellite, le masse sono bloccate per evitare danni. Una volta raggiunta l’orbita, devono essere rilasciate in modo da seguire una traiettoria geodetica pura, influenzata solo dalla gravità planetaria. Questo richiede un meccanismo estremamente preciso e affidabile, capace di rilasciare le masse con velocità residue minime. Una fase di rilascio non conforme infatti non permetterebbe l’inizializzazione della fase scientifica, che è lo scopo dell’intera missione.
Il Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII) dell’Università di Trento ha svolto un ruolo cruciale in questa fase, sviluppando strumenti e esperimenti per simulare il funzionamento del meccanismo in condizioni spaziali rappresentative. Questa attività di ricerca include lo studio dell’adesione tra superfici, la misura di impulsi, la caratterizzazione della risposta dinamica dei meccanismi, lo sviluppo di modelli digital twin e molto altro. Durante la missione LISA Pathfinder, si è contribuito a progettare e realizzare gli esperimenti fatti con il meccanismo in fase di volo per testare le sue funzionalità e prestazioni effettive.
La missione LISA ha recentemente superato un’importante revisione e ha ricevuto l’adozione ufficiale da parte dell’ESA. Il lancio è previsto intorno al 2035, e il gruppo di ricerca (Giuliano Agostini, Abraham Ayele Gelan, Edoardo Dalla Ricca, Francesco Marzari, Matteo Tomasi, Davide Vignotto, Carlo Zanoni) è attualmente impegnato nella fase di progettazione e sviluppo dei meccanismi dedicati alla missione. Questo progetto ambizioso non solo ci permetterà di osservare eventi cosmici con una precisione senza precedenti, ma potrebbe anche fornire nuove intuizioni sulla formazione delle galassie, l’evoluzione delle stelle e i primi istanti dopo il Big Bang.
In sintesi, LISA rappresenta un passo fondamentale nella nostra comprensione dell’Universo. La collaborazione internazionale, l’innovazione tecnologica e la dedizione scientifica stanno convergendo per aprire una nuova finestra sul cosmo, portandoci più vicini che mai a decifrare i misteri del nostro Universo.
