« C’est une tâche sans précédent »

LISA est une mission d’une ampleur et d’une complexité uniques. Avec lui, l’humanité se prépare à capturer les ondes gravitationnelles générées par des événements tels que la collision de trous noirs ou les premières secondes du Big Bang, ou ce qui revient au même, écoutez à quoi ressemble l’origine de l’univers. L’étude de cet écho gravitationnel permettra de mesurer l’expansion de l’univers et l’évolution des galaxies, validant d’autres études comme celles recueillies par la mission spatiale Euclid.

Cette nouvelle mission suit les traces de son prédécesseur, LISA Pathfinder, dans laquelle l’Espagne a également été directement impliquée et où la viabilité de la technologie a été démontrée. « Il n’y a pas beaucoup de missions qui ont subi un test de l’ampleur de LISA Pathfinder », raconte également Carlos F. Sopuerta à ce média. Chercheur ICE-CSIC et IEEC et membre de l’équipe d’étude scientifique de l’ESA pour la mission LISA. Désormais, au lieu d’un navire, il y aura trois satellites qui suivront l’orbite de la Terre autour du Soleil.

Les deux scientifiques de l’Institut des Sciences Spatiales-CSIC ont expliqué à ce journal les principaux défis rencontrés jusqu’à présent dans la conception de LISA, où l’Espagne est chargée d’isoler ces trois laboratoires spatiaux des perturbations. À l’avenir, ils auront également un travail difficile à créer certains des algorithmes permettant de traiter les données collectées par LISA.

LISA, une mission capitale

Un bref résumé de ce qu’est LISA pour mieux comprendre son ampleur. En 2035, l’ESA prévoit de déployer une constellation de trois engins spatiaux qui suivront la Terre autour du Soleil à une distance de 50 millions de kilomètres. Chacun occupera sa propre orbite, « vous mettez un satellite sur une orbite qui fait une sorte de sinusoïde (une courbe qui oscille de manière répétée et douce), le suivant fait la même sinusoïde un peu déphasée et quand vous regardez la trois d’entre eux ensemble, vous voyez qu’ils conservent cette forme triangulaire », explique Nofrarías, chercheur expérimental à l’ICE-CSIC et à l’IEEC, avec des années d’expérience dans cette mission.

Chaque côté du triangle mesurera 2,5 millions de kilomètres, soit plus de six fois la distance entre la Terre et la Lune. « Chez LISA tout est en majuscules, on met rarement les sondes aussi loin ou avec de très grandes distances entre eux », ajoute-t-il. Et les trois satellites seront reliés entre eux et partageront des informations grâce à la technologie laser.

Le but de cette mission est d’utiliser les ondes gravitationnelles pour étudier l’univers. Semblable à l’onde de choc produite par une explosion, Les événements cosmiques les plus violents comme les trous noirs ou les supernovae sont capables de bouleverser l’espace-temps produisant des ondes dans les tissus, comme le prédisait Albert Einstein dans la théorie de la relativité, il y a un siècle. La communauté scientifique a déjà démontré son existence, une découverte qui a reçu le prix Nobel de physique et le prix de recherche Princesse des Asturies et qui, dans une décennie, servira à comprendre plus en profondeur l’univers.

Pour détecter les ondes gravitationnelles, LISA utilisera des cubes solides d’or et de platine, plus petits qu’un Rubik’s cube, qui flottent librement dans un boîtier spécial au cœur de chaque satellite. Le vaisseau spatial doit être conçu de manière à ce que rien d’autre que la géométrie de l’espace-temps lui-même n’affecte le mouvement des masses. En chute libre. C’est ici que commence la participation de l’Espagne.

Responsabilité espagnole

Cet écho sonore qui vient de la distance de l’univers atteint la Terre, mais il n’est pas perceptible à l’oreille humaine, il n’est même pas facile à détecter pour les expériences qui ont déjà travaillé sur sa détection depuis la Terre, comme LIGO aux États-Unis. ou EPTA en Europe. . La plupart de ce qu’ils reçoivent est du bruit, ils ont donc décidé de partir à la recherche d’un endroit plus clair, d’un espace.

Il est nécessaire de s’éloigner de notre planète pour éviter les principales interférences causées par l’activité humaine, ainsi que les tremblements de terre ou la microgravité générée même par le passage des nuages ​​et qui empêchent la détection des ondes gravitationnelles à basse fréquence qui nous parviennent. Cependant, dans l’espace, LISA rencontrera également d’autres types de perturbations. Éliminer la mission de ce bruit relève de la responsabilité de l’Espagne.

Le laser qui communique avec les trois satellites est dirigé par l’Allemagne, la tâche de placer ces masses en chute libre correspond à l’Italie, tandis que L’Espagne signe le système de capteurs (SDS) qui protège la mission des fluctuations ou perturbations qui pourraient interférer avec les résultats finaux.

Une fois dans l’espace, les propres instruments du satellite génèrent des champs magnétiques, des changements de température, mais ils reçoivent également des fluctuations de facteurs externes comme le vent solaire, un bruit qui pourrait être confondu avec les ondes gravitationnelles poursuivies. Le SDS disposera de capteurs de température, de champ magnétique et de rayonnement sur chaque satellite.

« On parle de une précision sans précédentau niveau du picomètre, approximativement la taille des atomes, une mesure très sensible dans laquelle tout peut vous tromper », explique Miquel Nofrarias à EL ESPAÑOL-Omicrono.

C’est le plus grand défi auquel l’équipe est confrontée lors de la conception de cette partie de LISA. « Il est rare de trouver un projet où l’instrument doit être très précis pendant des semaines.est l’une des particularités de LISA », ajoute-t-il.

Prochain défi : les algorithmes

LISA détectera les ondes provenant de différentes sources. « Il existe des millions de systèmes qui diffusent de partout, Ce qui se passe, c’est qu’ils ne sont pas tous distinguables, Nous pouvons en voir des plus brillantes que nous pouvons résoudre, mais elles nous permettent toutes de distinguer la structure de la galaxie », explique Sopuerta. De nombreuses enquêtes pourraient émerger de ces vagues, chaque pays ou groupe de recherche se concentrera sur ce qui l’intéresse le plus, mais pour ce faire, le traitement des données doit être amélioré.

Sopuerta explique que contrairement à d’autres missions spatiales, où la grande quantité de données collectées pose problème, dans ce cas, il s’agit d’une quantité gérable, le défi réside dans le traitement. « De nombreuses heures de supercalculateur seront consacrées » jusqu’à ce que nous puissions « fournir à la communauté scientifique espagnole les outils nécessaires pour réaliser le potentiel scientifique de LISA », afin que nous puissions faire des découvertes révolutionnaires ayant un impact sur l’astrophysique, la cosmologie et la physique fondamentale »nous dit-il.

L’Espagne n’est pas seule, le Centre de Traitement de Données Réparties (DDPC) se compose de la création de différents nœuds de traitement dans différents pays, afin que chaque communauté dispose d’un nœud proche à utiliser. La NASA fournira également son propre système d’analyse, « si tous les algorithmes que nous utilisons donnent le même résultat, cela nous donnera plus de confiance dans le fait que nous faisons la bonne chose », souligne Sopuertas.

Une trentaine de chercheurs espagnols issus de différentes universités, instituts et industries collaborent actuellement au projet, même si l’effort est multinational. Au moment où LISA sera installée en suivant l’orbite solaire terrestre, on s’attend à ce que sa contribution à la science soit capitale, comme tout ce qui entoure cette mission.

« Dans l’exploitation future des données LISA, il est difficile de trouver quelqu’un qui ne soit pas intéressé », dit Nofrarías. « Lorsque la communauté scientifique espagnole a été interrogée sur son éventuel intérêt, elle a trouvé une vingtaine d’instituts axés sur divers domaines : parmi ceux déjà impliqués dans la détection des ondes gravitationnelles comme l’Université des Îles Baléares, mais aussi celle de Valence, la IFAE de Barcelone, à ceux axés sur l’astrophysique comme l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie et des Îles Canaries, également plus du côté de la physique comme l’Institut de Physique Théorique de Madrid ou de Galice ». Mais pour en arriver là, il reste encore une décennie pour continuer à surmonter les défis avec LISA.

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