NASA y equipo explora Usando LISA Pathfinder como detector de micropartículas

LISA Pathfinder, una misión encabezada por la Agencia Espacial Europea (ESA) con contribuciones de la NASA, ha demostrado con éxito tecnologías críticas necesarias para construir un observatorio espacial para la detección de ondas en el espacio-tiempo delas  llamadas ondas gravitacionales.

Ahora un equipo de científicos de la NASA espera tomar ventaja de la sensibilidad sin precedentes de la nave espacial para constuir un mapa de la distribución de pequeñas partículas de polvo derramadas por asteroides y cometas lejos de la Tierra.

La mayoría de estas partículas tienen masas medidas en microgramos, similar a un pequeño grano de arena. Pero con velocidades mayores de 22.000 millas por hora (36.000 kilómetros) por hora, incluso micrometeoritos suponen un aporte. Las nuevas medidas podrían ayudar a refinar los modelos de polvo utilizadas por los investigadores en una variedad de estudios, desde la comprensión de la física de la formación de planetas a la estimación de los riesgos de impacto para las naves espaciales actuales y futuras.
"Hemos demostrado que tenemos una técnica novedosa y que funciona", dijo Ira Thorpe, que dirige el equipo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "El siguiente paso es aplicar atentamente esta técnica en nuestro conjunto de datos enteros e interpretar los resultados."



El principal objetivo de la misión era poner a prueba lo bien que la nave podía volar en formación con un par idéntico de cubos de 1,8 pulgadas (46 milímetros) de oro-platino que flotan en su interior. Los cubos son masas de prueba destinada a estar en caída libre y respondiendo sólo a la gravedad.

La nave espacial sirve como un escudo para proteger las masas de prueba de fuerzas externas. Cuando LISA Pathfinder responde a la presión de la luz solar y el los impactos de polvo microscópico , la nave espacial compensa automáticamente por el disparo de pequeños estallidos en micronewton de sus propulsores  para evitar que las masas de prueba se vea perturbadas.

Los científicos llaman a este vuelo libre de arrastre. En sus dos primeros meses de operaciones a principios de 2016, LISA Pathfinder demuestra el proceso con una precisión de unas cinco veces mejor que sus requisitos de  misión, por lo que es el instrumento más sensible para medir la aceleración aun  volado. Ahora se ha alcanzado el nivel de sensibilidad necesaria para construir una nave espacial multi-observatorio de ondas gravitacionales completa.

"Cada vez que el polvo microscópico golpea LISA Pathfinder, sus propulsores lo anulan por la pequeña cantidad de momento transferido a la nave espacial", dijo Goddard co-investigador Diego Janches. "Podemos darle la vuelta y utilizar los encendidos de los propulsores para aprender más sobre las partículas que impactan. Un ruido de equipo se convierte en datos de otro equipo."

Mucho de lo que sabemos sobre el polvo interplanetario se limita a la vecindad de la Tierra, gracias en gran parte a la Instalación de Exposición de Larga Duración de la NASA (LDEF). Lanzado en órbita terrestre por el transbordador espacial Challenger en abril de 1984 y recuperado por el transbordador espacial Columbia en enero de 1990, LDEF acogió a decenas de experimentos, muchos de los cuales fueron diseñados para comprender mejor el entorno de meteoroides y desechos orbitales.


"Las pequeñas partículas lentas, cerca de un planeta son más susceptibles a la atracción gravitatoria del planeta, lo que llamamos gravedad de enfoque," dijo Janches. Esto significa que el flujo de micrometeoritos cerca de la Tierra debe ser mucho mayor que el experimentado por LISA Pathfinder, ubicada a unos 930.000 millas (1,5 millones de kilómetros) más cerca del Sol

Para encontrar los impactos, Tyson Littenberg del Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, adaptado un algoritmo que desarrolló originalmente para buscar ondas gravitacionales en los datos de los detectores basados ​​en tierra del observatorio de ondas gravitacionales Interferómetro Láser (LIGO), que se encuentra en Livingston, Louisiana, y Hanford, Washington. De hecho, fue uno de los muchos algoritmos que jugaron un papel en el descubrimiento de las ondas gravitacionales por LIGO, anunciadas en febrero el 2016.

"La forma en que funciona es que nos encontramos con una suposición de lo que la señal podría ser similar, y luego estudiar cómo LIGO o LISA Pathfinder reaccionaría si esta suposición fuera cierta," explicó Littenberg. "Para LIGO, estamos adivinando acerca de la forma de onda, los picos y valles de la onda gravitatoria. Por LISA Pathfinder, estamos adivinando acerca de un impacto."

Para trazar la probabilidad de posibles fuentes, el equipo genera millones de diferentes escenarios que describen lo que podría ser la fuente y los compara con lo que la nave espacial detecta en realidad.

En respuesta a un impacto, LISA Pathfinder dispara sus propulsores para contrarrestar tanto la hora de "empuje"  y cualquier cambio en el giro de la nave espacial. En conjunto, estas cantidades permiten a los investigadores  determinar la ubicación del impacto en la nave espacial y reconstruir la trayectoria original de los micrometeoritos. Esto puede permitir al equipo identificar corrientes de polvo individuales y tal vez se refieren a los asteroides y cometas conocidos.

"Este es un muy buen colaboración", dijo Paul McNamara, científico del proyecto LISA Pathfinder en la Dirección de la ESA en Ciencias en Noordwijk, Países Bajos. "Se trata de datos que utilizamos para hacer nuestras mediciones científicas, y como una rama de eso, Ira y su equipo nos puede decir acerca de micropartículas que golpean la nave espacial."

Su ubicación distante, la sensibilidad a las partículas de baja masa, y la capacidad para medir el tamaño y dirección de impacto de las  partículas hacen LISA Pathfinder un instrumento único para el estudio de la población de micrometeoritos en el sistema solar interior. Pero es sólo el comienzo.

"Esta es una prueba de concepto, pero había esperanza de repetir esta técnica con un observatorio de ondas gravitacionales que completa la ESA y la NASA están estudiando actualmente para el futuro", dijo Thorpe. "Con múltiples naves espaciales en órbitas diferentes y un tiempo mucho más largo de observación, la calidad de los datos realmente debe mejorar."http://spaceref.com/meteorites-1/nasa-team-explores-using-lisa-pathfinder-as-comet-crumb-detector.html