Lisa Pathfinder : au plus près des ondes gravitationnelles

Après l’annonce faite le 11 février dernier de la première détection d’ondes gravitationnelles voir cet article, le petit satellite Lisa Pathfinder, lancé le 3 décembre 2015, a été mis sous le feu des projecteurs. En effet, Lisa Pathfinder doit valider le concept de la détection des ondes gravitationnelles dans l’espace par interférométrie optique. Des technologies dont la mise en œuvre à grande échelle sont prévues lors de la mission eLISA (evolution-LISA) programmée par l’agence spatiale européenne (ESA) en 2034.

Passer du côté sombre de l’Univers

L’ambitieuse mission eLISA a pour but de scruter l’univers à travers le prisme des ondes gravitationnelles, ces déformations de l’espace-temps prédites il y a 100 ans par la théorie de la relativité générale d’Einstein. La mission consistera à placer 2 à 3 satellites, espacés de quelques 5 millions de kilomètres et formant un gigantesque interféromètre optique. Le passage d’une onde gravitationnelle sera mesuré par des modifications infimes de distance entre 2 masses en chute libre, placées aux extrémités de chaque bras de l’interféromètre. Dès lors on n’observera plus l’espace depuis des variations de la lumière ou d’ondes électro-magnétiques, mais à travers des ondes émises par des phénomènes sans lumière tels que les trous noirs. Une ouverture sans précédent vers le côté sombre de l’univers.

Un pionnier à vie courte

Le démonstrateur Lisa Pathfinder est en fait un modèle réduit d’un bras de l’interféromètre prévu en 2034. Sa mission scientifique en tant que telle doit durer six mois à compter du 1er mars 2016. Durant tout le mois de février la communauté scientifique a suivi avec passion et appréhension la mise en place et les premiers tests des outils embarqués. Notamment le 17 février, la libération des deux cubes identiques d’or et de platine de 46 mm qui flottent désormais librement, dans le vide (10^-5 Pascal) à 4mm des parois de l’habitacle et espacés de 38 cm l’un de l’autre (espace mesuré au picomètre près). Ils sont reliés entre eux par des faisceaux lasers chargés de rectifier leur position en fonction des perturbations autres que les ondes gravitationnelles qui pourraient les affecter.

Des technologies à la précision inégalée

Le Lisa Technology Package (LPT) est un instrument embarqué permettant de parer les effets d’autres forces qui s’exercent sur le satellite, comme les photons du Soleil et les rayons cosmiques qui peuvent engendrer des perturbations électrostatiques. Plusieurs systèmes sont ainsi chargés d’assurer un vide constant et une décharge électrostatique. Par ailleurs, un système conçu par la Nasa, le DRS (pour Disturbance reduction system) est chargé d’ajuster la poussée du satellite via des mini-propulseurs afin qu’il garde une trajectoire uniquement influencée par les forces gravitationnelles (c’est en fait une trajectoire géodésique) en fonction des informations fournies par LPT. L’ensemble de ces instruments font de Lisa Pathfinder un petit bijou technologique.

• Voir le lancement de LISA-Pathfinder en vidéo

Par Sophie Hoguin