Tecnologia catalana a la recerca d'ones gravitacionals

Dimecres de la setmana vinent s'enlairarà des de la Guaiana francesa una nau de l'Agència Espacial Europea (ESA) que llançarà el satèl·lit Lisa Pathfinder. La seva missió és posar a prova la tecnologia d'altíssima precisió que ha de constituir la base d'una futura missió per captar les ones gravitacionals predites per Albert Einstein en la teoria general de la relativitat, que tot just ara compleix cent anys.

Les ones gravitacionals són ondulacions en el teixit de l'espai-temps produïdes pels esdeveniments més violents de l'univers, com ara la fusió de forats negres o l'explosió de supernoves. La teoria indica que aquestes ones han de ser abundants i que transporten informació sobre els fenòmens que les van originar i sobre la natura de la gravetat, amb dades impossibles d'obtenir mitjançant altres eines astronòmiques. Això porta els experts a vaticinar que, si fins ara hem estat veient l'univers gràcies als actuals instruments basats en la llum, en un futur les ones gravitacionals ens permetran també escoltar-lo, obrint un gran ventall de possibilitats a nous descobriments.

Però per detectar aquestes ones gravitacionals cal mesurar amb absoluta precisió la distància entre diferents cossos en caiguda lliure a l'espai, sense que pateixin cap atracció gravitatòria o pertorbació que alteri les posicions. D'aquesta manera, si una ona gravitacional passa entre ells, afectarà la seva distància i es podrà detectar. Per fer-ho, l'ESA té previst llançar una missió en què les masses que cauran lliurement per l'espai estaran situades en tres naus separades per un milió de quilòmetres.

Atesa la complexitat del repte, però, primer ha decidit provar la viabilitat del projecte i la precisió de la tecnologia en una missió de proves, la Lisa Pathfinder, en què només hi haurà dues masses situades a la mateixa nau i a una distància de només 38 centímetres. Així doncs, la sonda que es llançarà dimecres no serà capaç de detectar les ones gravitacionals, però sí que espera demostrar que tenim la capacitat tecnològica per fer-ho en un futur proper.

El destí final del satèl·lit serà el punt de Lagrange 1, situat a 1,5 milions de quilòmetres, on es compensen l'atracció del Sol i de la Terra i les condicions són força estables. Les dues masses que serviran per fer els mesuraments són uns cubs de 46 mil·límetres d'un aliatge d'or i platí que elimina les influències de les forces magnètiques de la pròpia nau. Durant el llançament aniran subjectes, però s'alliberaran per flotar en el buit en un entorn totalment controlat. Aquest serà el punt més complicat de la missió.

A partir de llavors, un interferòmetre làser controlarà la distància i orientació dels cossos amb una precisió de deu picòmetres, la bilionèsima part d'un metre. “La resolució de força a què podem arribar és l'equivalent al que faria el pes d'un bacteri”, explicava ahir Miquel Nofrarias, un dels investigadors de l'Institut de Ciències de l'Espai (ICE), que ha participat activament en la missió.

L'ordinador central de la nau rebrà la informació dels sensors i mantindrà la posició relativa del satèl·lit perquè no afecti les masses de prova. La delicadesa de les operacions és tal que la nau, que pesa uns 400 quilos, es podrà moure amb forces tan subtils com la que faria el salt d'un mosquit.

L'Institut de Ciències de l'Espai (centre conjunt entre l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya i el CSIC) s'ha centrat a dissenyar i construir la unitat de gestió de dades, l'ordinador principal que recull i processa la informació, així com de la creació del sistema operatiu que necessita per funcionar. A més, també s'ha encarregat del sistema de diagnòstic.